電力電子技術應用精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇電力電子技術應用，期待它們能激發您的靈感。

篇1

在現代社會科技學技術不斷發展的形勢下，電力電子技術在電力系統中的應用也更加廣泛和深入。諸多新的電子材料、設備以及技術的運用，有效地推動了我國電力事業的發展。本文就對于電力電子技術在電力系統中應用的相關問題進行了分析和探討。

關鍵詞：

電力電子技術；電力系統；應用

1引言

作為一個具有較強專業性、綜合性和系統性的技術平臺，電力電子技術其涵蓋了多個領域的專業技術內容。經過長時間的發展和變化，其被廣泛的應用于各個行業當中，極大幅度地推動了我國電力能源領域的發展。隨著科學技術的不斷發展進步，電力系統中的電力電子技術的應用范圍和深度也得到了進一步的增加。電力電子技術的應用，提高了電力系統的整體工作效率和工作性能。電力電子技術應用于電力系統的整個發電、配電、輸電已基本檢點的環節當中，是現代電力系統發展建設中的重點內容。電力電子技術應用于電力系統中，可以有效地提高變電控制的整體效果。我國電網建設工作一直在有條不紊的開展，不斷擴大的電網規模對于變電運行管理提出了更高的要求。通過電力電子技術的應用，可以實現高效、高質量、高精度、高性能的控制和管理，有效地降低了管理成本和工作難度，提高了系統運行的安全性和穩定性。在電力系統運行的過程中，電力電子技術的應用可以有效地實現對電力系統運行的實時監控和管理，有效地提高了電力系統運行中的容錯效果，減少了后期管理維護的難度和成本，讓電力系統的運行更加可靠。電力電子技術的應用通過結合先進的信息化管理技術，讓電力系統運行中的相關數據信息可以得到更加全面的收集和處理，通過計算機對相關數據進行分析處理，為管理決策的制定和計劃的編制提供科學的依據。

2電力電子技術在電力系統中的應用

第一，發電環節的應用。電力系統的發電環節是一個較為復雜的綜合性系統，其中存在多個發電組和相關設備，設備的結構相對復雜，并且整體技術含量相對較高。相關技術人員必須要具有專業的技術水平，才能完成相關設備的設計、運行、管理與維護工作。在電力系統的發電環節，應用電力電子技術，可以有效地提高整個發電系統的設備工作效率。勵磁控制是現階段廣為運用的發電機控制方式，其通過利用品閘管整流電路的方式來實現設備的連接，整個控制系統的結構相對簡單，具有較高的可靠性，并且造價成本也處于一個可接受的狀態之下，性能可以有效地滿足相關技術需求。而靜止勵磁的控制方式，則通過對勵磁機進行改造，去除慣性環節，從而達到提高穩定性和運行效果的目的。科學的整改方案，可以更好地結合電力系統的運行規律來實現控制，讓電氣工作效率得到更好的保障。變速勵磁控制的方式，主要通過變頻設備，對于發電中機組運行速度進行相應的調節和控制，提高電力功效，讓機組的變化速率處于一個自動控制的狀態下，結合勵磁設備的控制，讓整個功率的輸出更加穩定、高效，并最大程度地降低系統的功耗，其被廣泛應用于風力發電和水力發電的過程中。在發電廠發電設備中，其發電設備的用電量是客觀存在的，并且在整個設備的耗電量中占據著一個較高的比例。為了實現對這類能源消耗問題的有效控制，變頻器的出現和應用已經被廣泛的認可和利用。變頻器通過控制，可以對發電機機組的工作頻率進行自動調節，從而實現對能源消耗的節約。在電力電子技術不斷發展的形勢下，各類變頻技術逐漸得到了更加深入的發展，并為提高發電系統的工作效率，減少能耗提供了巨大的幫助。第二，輸電環節的應用。在現代科學技術不斷發展的趨勢下，電力電子技術的發展與應用，使得越來越多的電子器件得到了生產和運用，為電力系統的發展創造了更多的平臺和支持。在輸電系統中，電力電子器件的運用，有效地對于電網穩定性進行了保障，提高了電網運行的可靠性，讓電網運行發展更加安全、可靠。在當前電力系統的輸電環節中，直流與輕型直流輸電是較為常見的兩種方式。這種輸電方式可以有效地提高輸電的容量，并且可以靈活地進行調節與控制，輸電過程較為穩定，并且實現了對長距離電力傳輸帶支持和供應。針對于不同的電力輸送需求，可以采取不同的輸電方式，讓直流輸電技術的優勢得到最大限度的發揮。隨著技術的進步，柔流輸電技術也逐漸受到了關注和應用。柔流輸電技術融合了微電子、微處理、電力電子技術、控制技術以及通信技術等多方面的技術，實現了對交流輸電的靈活控制，讓交流電網的穩定性得到了很好的保障，并有效地降低了輸電成本。柔流輸電技術通過為電網提供無功功率和感應，從而達到提高輸電效率和質量的目的。第三，配電環節的應用。在配電環節中，有效地控制是確保電能質量的關鍵。電能質量的控制需要在配電過程中對于頻率、諧波、電壓等要求進行有效地滿足，并且對干擾和瞬態波動問題的干擾進行避免。現階段，電力電子技術應用的過程中，基于DFACTS的電能質量調節裝置的應用，可以有效地對電能質量進行保證。隨著柔流輸電系統的發展和成熟，配電質量的控制方式得到了豐富和進一步的發展。DFACTS技術可以被視為縮小版的FACTS設備技術，二者工作原理、性能、結構、功能都存在一定的相似性。隨著電力電子器件不斷發展，市場上電氣設備出現求過于供的現象，DFACTS設備市場前景廣闊，市場需求量。DFACTS設備市場介入相對容易。而且該設備的成本投入比較少，技術開發比較簡單。隨著市場不斷發展，DFACTS設備產品將進入高速發展狀態。

3結束語

總而言之，隨著科學技術水平的不斷提高，各類新技術的出現和應用，電力電子技術的發展也逐漸步入了新的階段。相關技術人員應該加強對新技術的研究和應用，對新技術的優勢進行充分的發揮，更好地促進電力系統的發展和完善，提高電力生產效率，為我國電力事業健康穩定發展做出更大的貢獻。

作者：李西娟 單位：中煤邯邢技校

參考文獻:

[1]張娜.電力電子技術的發展及應用探究[J].電子技術與軟件工程,2015(03).

篇2

現代電力電子技術自上世紀六十年代開始出現，其發展勢頭迅猛。這是一項能夠對電能進行控制和轉換的技術，在多個行業都起到非常重要的作用，應用領域十分廣泛。文中分析了現代電力電子技術的發展趨勢，并進一步對現代電力電子技術的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞：

電力電子技術 發展趨勢 應用

前言

現代電力電子技術的發展經歷了幾個不同的階段，整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，現代電力電子技術屬于變頻器時代，同時又與微電子技術有效地進行了結合，這不僅使其應用范圍十分廣泛，而且在國民經濟中的地位也變得越來越重要。

1現代電力電子技術的發展趨勢

在當前科學技術快速發展的新形勢下，隨著電力電子技術的不斷革新，其發展達到了一個較高的水平。現代電力電子技術主要是對電源技術進行開發和應用，可以說電源技術的發展是當前電力電子技術發展的主要方向。

1.1現代電力電子技術向模塊化和集成化轉變

電源單元和功率器件作為現代電力電子技術的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結構也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優點進行有效綜合，所以其具有顯著的優勢。也加快了現代電力電子技術向模塊化和集成化轉變的進程，為電力系統使用性能的提升奠定了良好的基礎。

1.2現代電力電子技術從低頻向高頻化轉變

變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現反比的關系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現代電力電子技術必然會加快向高頻化方向轉化。可控制關斷型電力電子器件的出現即是現代電力電子技術向高頻轉化的重要標志。而且隨著科學技術發展速度的加快，電力電子技術也必然會向著更高頻的方向發展。

1.3現代電力電子技術向全控化和數字化轉變

傳統的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關斷電器時還會產生一些危險，自關斷的全控型器件在市場上出現后，有效地彌補了這些限制和避免了危險的發生，這也是現代電力電子技術變革的重要體現，表明現代電力電子技術加快了數字化發展的進程。

1.4現代電力電子技術向綠色化轉變

現代電力電子技術向綠色化轉變主要表現在節能和電子產品兩個方面。相比于傳統的電力電子技術來講，現代電力電子技術的節能性更好，這也實現了發電容量的有效節約，對環境保護帶來了較好的效果。一直以來一些電子設備會將嚴重的高次諧波電流入到電網中，給電網帶來較大的污染，導致電網總功率質量下降，電網電壓出現不同程序的畸變。到了上世紀末期，各種有源濾波器和補償器的面世，實現了對功率參數的修正，從而為現代電力電子技術的綠色化發展奠定了良好的基礎。

2現代電力電子技術的應用

現代電力電子技術的功能具有多樣性的特點，其在多個領域都有著廣泛的應用，這也決定了現代電力電子技術在國民經濟發展中占據非常重要的地位，有著不可替代的作用。

2.1電源方面

（1）一般電源。現代電力電子技術在開關電源和供電電源方面都取得了較大的進展，交流電直接由整流器轉變為直流電，這部分直流電一部分由逆變器轉換為交流，然后經由轉換開關到達負載，而另一部分則直接對蓄電池組進行充電。一旦逆變器發生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負載提供能量。在現在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。（2）專用電源。高頻逆變式焊機電源和大功率開關型高壓直流電源是比較典型的兩種應用現代電力電子技術的專用電源。高頻逆變式焊機電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應用前景，逆變式焊機電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉換方法，由于焊機工作的環境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關控制器，能夠提取和分析參數和信息，進而預先對系統做出處理和調整。大功率開關型高壓直流電源主要應用CT機、靜電除塵等比較大型的設備上，因為這類設備電壓比較高，甚至達到了50-159kV，將市電經過整流器整流變為直流，然后與諧振逆變電路串聯，逆變為高頻電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。

2.2傳動控制及牽引

這主要應用在無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制等等方面，通過將一個固定的直流電壓轉換為一個可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩和快速，而且還可以節能。

2.3在電力系統中的應用

在發電系統中現代電力電子技術的應用更是廣泛，比如說水力風力發電、用電系統、配電、輸電等等都和現代電力電子技術有著密切的聯系。目前的風力電力機組已經結合了機械制造、空氣動力學、計算機控制技術、電力電子技術等等，而現代電力電子技術就是發電系統中不可或缺的重要技術，它對于電能的轉換、機組的控制和改善電能質量等都很重要。

2.4在節能和改造傳統行業中的應用

現代工作的發展離不開電能的支持，電能是現代工業的重要動力和能量源頭。隨著我國工業用電量不斷增加，用電的不合理及浪費現象也日益顯現出來。這就需要有效的降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠對當前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發揮現代電力電子技術的性能優勢，有效的提高現代電力電子技術的效率，應用現代電力電子技術，通過工業控制有效的將電能轉換為勞動力，建成現代化的智能車庫，從而降低工人的勞動強度，實現人力資源的節約，確保勞動生產力的提高，以便于推動傳統行業的改造進程。

2.5在家用電器方面的應用

現代電力電子技術在我們日常生活中應用也較為廣泛，當前家用電器普遍應用現代電力電子技術，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進行工作，而不需要人們新自動手。

3應用展望

在今后現代電力電子技術應用過程中，需要重視以下幾個方面的問題：首先，需要對節能和環保給予充分的重視，通過完善控制設備和設計專用的電機來有效的提高電機系統的使用性能和效率；其次，為了實現節能和環保，則需要使用中高壓直流轉電系統，使其實現低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統中儲電裝置的設置問題，需要電力系統設計者從控制技術等方面來制定切實可行的解決方案，從而對電能儲備中存在問題進行有效解決，更好的推動電力系統的持續、穩定發展。

4結束語

現代電力電子技術在多個領域都得到了廣泛的應用，特別是對電網的控制和轉換上發揮著非常重要的作用。通過現代電力電子技術的應用，使大功率電能成為其他高新技術的重要基礎，這也決定了現代電力電子技術在國民經濟發展中的重要地位具有不可替代性，對推動經濟和社會的發展發揮著非常重要的作用。

作者：蔣天予 單位：哈爾濱理工大學榮成校區電氣工程系

參考文獻

[1]劉增金.電力電子技術的發展及應用探究[J].電子世界，2011，9：19+25.

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【關鍵詞】電力系統 開關電源 不間斷電源

一、電力電子技術的發展

1957年美國通用電氣公司研制出了第一個晶閘管，標志著電力電子技術的誕生。而1958年以集成電路的誕生為標志的微電子技術帶動了一系列高新技術產業的發展，標志著第一次電子技術革命的開始。現代電力電子技術的發展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子器件按照能被控制電路信號所控制的程度分為不可控器件、半控型器件和全控型器件。不可控器件主要指電力二極管、該二極管雖不可控，可因為結構簡單，使用方便成本低，仍被廣泛應用。半控型器件主要指晶閘管，由它所組成的電路靈活成熟、開關損耗小、開關時間短，在電源、通用逆變器、電機控制等電路中應用廣泛。但驅動電流大、耐浪涌電流能力差、容易受二次擊穿。以電子技術和微電子技術的發展為背景，全控型器件是在八十年代末期和九十年代初期發展起來了，主要有電力晶體管（GTR）、電力場效應晶體管（電力MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。其特點是集高頻、高壓和大電流于一身，是大型的功率半導體復合器件，全控型器件的誕生表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

二、現代電力電子的應用領域

（一）電力系統及節能方面

電力電子技術在電力系統領域中的應用著非常廣泛和重要，在發電通過改變設備的運行特性為主要目的；而電子技術在高壓輸電領域的應用，極大的提高了電網運行的穩定性，被稱為“硅片引起的第”；在配電領域，則通過電力電子裝置來防止電網瞬間停電、瞬間電壓跌落、閃變等，以進行電能質量控制，加強供電可靠性，改善供電質量。同時還通過減少無功損耗，提高功率指數，來達到節能的目的。在發達國家有60%以上的電能至少經過一次以上的電力電子變流裝置進行處理。通過這種處理可以節約能源和提高用電設備的性能。直流輸電在長距離、大容量輸電中有很大的優勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都使用晶閘管變流裝置。

（二）交通運輸

電子技術在鐵路運輸、船舶、航天、電動汽車等行業都有廣泛的應用，稱為新興產業不可缺少的重要技術。新型環保綠色電動汽車與混合動力電動汽車都正在積極的發展中。汽車是靠汽油引擎的運行發展起來的一種機械，它排出大量的二氧化碳與其他廢氣，嚴重污染了環境。而綠色電動汽車的電機用蓄電池為能源，靠電力電子裝置來進行電力變換與驅動控制，其蓄電池的充電也是離不開電力電子技術的。顯然，未來電動汽車大有可能取代燃油汽車。。而在電氣機車中的直流機車就是采用整流裝置來供電的，而交流機車則采用變頻裝置來供電，都離不開電子技術的應用，直流折波器和鐵道車輛、磁懸浮列車中的電力電子技術更是關鍵技術的應用實例。船舶、飛機也需要各種不同要求的電源，所以航海、航空都離不開電力電子技術。

（三）開關電源

首先高速發展的計算機技術在帶領人類進入了信息社會的同時，也促進了電源技術的迅速發展。八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進入了電子、電器設備領域。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。高頻開關電源（也稱為開關型整流器SMR）通過MOSFET或IGBT的高頻工作，開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內，實現高效率和小型化。近幾年，開關整流器的功率容量不斷擴大，單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。開關電源的發展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化，關鍵技術是高頻化。由于開關電源輕、小、薄的特點，其應用日益廣泛。現在開關電源產品廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監控，LED燈袋，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

（四）不間斷電源（UPS）

電子技術帶給計算機領域的還有不間斷電源技術。所謂不間斷電源（UPS）是指計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分能量經逆變器變成交流，經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量，另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速，已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

三、總結

90年代以后，電子技術朝著大功率化、模塊化、變頻化和智能化發展。電化學專業、鐵道電氣車、鋼鐵工業、電力工業的迅速發展給電力電子器件提供了用武之地。通過電子技術和微電子技術的結合，促成了功率集成電路的誕生，最終促使了大量新結構、新材料器件等電子器件的誕生和發展，給工業、航天等帶來了極大的幫助和便利，對節約能源、改造傳統產業、發展新型產業作出了巨大的貢獻。總而言之，電力電子因應用需求不斷向前發展，新技術的出現又會使許多應用產品更新換代，還會開拓更多更新的應用領域。

參考文獻：

[1]周明寶.電力電子技術[M].北京：機制工業出版社，1985.

[2]陳國呈，周勤利.變頻技術研究[J].上海大學自動化學院學報，1995（6）：23-26.

[3]王正元.面向新世紀的電力電子技術電源技術應用，2001

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【關鍵詞】電力電子技術；MATLAB；仿真

作者簡介：趙娟（1982—），女，碩士，講師，主要從事高職院校應用電子專業教育教學

前言

電力電子技術是電氣控制等專業的一門基礎性較強且與生產緊密聯系的課程，主要研究各種電力電子器件，以及由電力電子器件所構成的各種電路或變流裝置，以完成對電能的變換和控制。由于電力電子器件自身的開關非線性，給電力電子電路的分析帶來一定的復雜性，學生在學習時覺得枯燥，對波形的變化難以理解，在很大程度上影響學習效果和學習興趣。根據目前電力電子技術教學現狀，本文介紹了利用MATLA仿真軟件來完成對實際電路的仿真，實踐證明，借助這種輔助教學手段，更好的幫助同學們對本課程理論知識的理解，同時有效的激發學生的學習興趣。

1MATLAB簡介

MATLAB是一種科學計算軟件，SIMULINK是掛接在MATLAB環境上，以MATLAB的強大計算功能為基礎，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。在SIMULINK環境下的電力系統模塊庫(SimPowerSystem)可以方便地進行RLC電路、電力電子電路、電機控制系統和電力系統的仿真。本文所介紹的電力電子電路的仿真就是在MATLAB／SIMULINK環境下，主要使用電力系統模塊庫和SIMULINK兩個模塊庫進行。通過電力電子電路的仿真，不僅展示了MATLAB／SIMULINK的強大功能，而且有助于同學們學習仿真的方法和技巧，研究電路的原理和性能。

2仿真實例

整流電路是電力電子技術中出現最早的一種變換電路，廣泛應用在直流電動機調速、電焊、電鍍等場合。本文以晶閘管組成的單相橋式可控整流電路為例說明MATLAB／SIMULINK/SimPowerSystem工具箱的應用。單相橋式全控整流電路如圖1所示。電路由交流電源、晶閘管、負載以及觸發電路組成。改變晶閘管的控制角可以調節輸出直流電壓和電流的大小。

2.1仿真建模

在MATLAB環境下，點擊圖標，點擊菜單File，選擇New，新建一個空白的仿真平臺，在SimPowerSystem及相關的模型庫下提取所需的模塊放到仿真窗口，將電路元器件模塊按單相橋式可控整流電路的原理圖連接起來組成仿真電路。

2.2模型參數設置

設置模型參數是保證仿真準確和順利的重要一步，雙擊各模塊圖標彈出參數設置對話框，根據參數要求設置。單相交流電源參數設置：幅度220V，頻率50HZ，相位00。四個晶閘管參數設置：使用默認值。兩路脈沖參數設置：pulse1周期0.02s，初始相位600（對應參數600/3600*0.02s），即0.003s，pulse2與pulse1相位互差1800，，即0.013s。負載RLC參數設置：電阻性負載時R為2Ω，L為0H，C為inf；電感性負載時R為2，L為0.01H，C為inf.

2.3模型仿真

參數設置完后，設置仿真時間，開始時間0，結束時間0.1s，選擇ode23tb仿真算法，最大步長設為1e-3。觀察在交流輸出信號下，觸發角為600時的輸出直流電壓和直流電流波形，如圖3、圖4所示。

3結束語

以上仿真結果中給出了α＝60°時帶不出負載時輸出直流電壓和電流的波形圖，實踐證時，利用MATLAB仿真電力電子電路時，不需要再重新構建仿真模型圖，只要對模塊的參數稍作修改即可得到在不同的條件下（如控制角不同，負載不同）所對應的輸出波形，操作靈活方便，便于激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力，是一種較為理想的實踐教學軟件。

參考文獻

[1]林飛等主編.電力電子應用技術的MATLAB仿真[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]徐立娟主編.電力電子技術[M].北京:人民郵電出版社,2010.

[3]劉雨棣主編.電力電子技術及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2006.

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關鍵詞：電力電子技術；變壓器；應用

新世紀電力電子技術不斷提升，尤其是微電子技術的革新，使得電力電子技術的世界日新月異，帶動許多關鍵技術引領尖端科學技術的潮流。電力電子技術發展迅猛，應用能力廣泛，與其他學科的交叉應用性強，是目前頗具焦點性的一個專業領域。

通過半導體器件、計算機科技、電路科技、控制智能科技等等平臺構成電力電子技術，通過將近五十年時間的發展，其已經不斷融入生活、工作的方方面面，在新世紀中伴隨電力電子技術新的理論、實踐應用發展，成為了關鍵性的技術。目前，電力電子技術相關的研究，在國際上仍處于較為初級的階段，雖然為我們帶來了巨大的便利，但其仍有許許多多方面的理論和實際應用有待人們的開發與研究，相信在不久的將來，電力電子技術將成為我們生活中不可或缺的一部分。

本文基于電力電子技術在變壓器中的應用，通過其相關的理論與原理的闡述，設計電力電子變壓器的仿真，致力于提升電力質量，實現電力電子變壓器的優越性。

1 相關定義與原理

1.1 電力電子變壓器定義

電力電子變壓器，又叫做固態、柔性變壓器，通過對目前在用的電力電子變壓器進行結構研究，可以闡述為電力電子變壓器是一種將帶有電力特性的能量向另一種帶有電力特性的能量進行轉變的設備，而上述的兩種能量具有不同的頻率、相位等等特征。

1.2 電力電子變壓器原理

電力電子變壓器通過兩種不同的功率變換器實現變頻，屬于交-交式的轉化。它的工作原理主要是將一種電壓，經過一定的轉換器，變換為另一種交流的電壓，利用高頻電壓進行耦合，經變換器轉換為所需電壓。其可以利用增強變壓器的功率實現體積的縮小。運用目前的電力電子技術以及合理的工作技術，實現高頻交流電的"制造"，再利用電壓器進行電壓的交互，實現工頻交流電的"制造"，減少、減輕變壓器的體積，如此往返，即為電力電子變壓器的工作原理。

當前，因在用的基本所有電力系統相關器件，耐壓性與輸電系統方面都比較薄弱，因此電力電子變壓器需要在配電領域進行一定的技術開發，相較于常規的電力變壓器，配電系統的變壓器其電源兩側的繞組將固定為一次側，與高頻電壓器的繞組將固定為二次側，它們之間由高頻變壓器作為載體進行聯結，詳見圖1。

圖1 配電用電力電子變壓器基本原理

2 電力電子變壓器電路類型分析

2.1 斬控式電力電子變壓器

1995年，美國電科院首先研制出了電力電子變壓器的斬控式樣機，它選取了BUCK結構的電路，其簡單實用，易于調節變壓，但缺點是控制性不強，并不含有變頻的功能，還不能進行電氣隔離，以及無法對輸入的電流與功率進行相關的抑制作用，所以，該斬控式電力電子變壓器無法在輸配電工作中發揮交大的作用。

2.2 交-交-交變換電力電子變壓器

M?Kang（美國德州大學）在1999年，研制出一種新型交-交-交變換電力電子變壓器，其由初、次兩級功率進行交互變頻變壓器組成，通過兩種功率的轉換，連接功率器件，實現雙向流動電能的作用。其優勢為傳送容量增加，體積相對小，缺點為相關器件繁復，結構復雜。

2.3 反激式電力電子變壓器

反激式電力電子變壓器結構簡潔，裝置器件較少，避免了較多的中介環節，因此比前面兩種變壓器結構有更大的進步。其優勢為相關器件少，電感與電容組成電路，簡化了電能質量不足的缺陷。但其開關反應能力偏大，很難在高電壓環境下使用，還容易因漏感產生交稿的尖峰電壓，對電壓應力造成較大的壓力，因此電磁相關的干擾頗為明顯。

3 電力電子變技術在變壓器中的仿真應用

3.1 電力電子變壓器在改善電能質量中的應用

電能質量在國際上的基本既定為：運用電力相關設施設備無法進入工作，以及使得其出現問題的電流、電壓或者頻率等等誤差，其基本內容以電壓波動與閃變、頻率偏移及短時供電中斷等等內容為主，其次還有電壓的偏差、電流波形的畸變以及三相電壓不平衡等等問題，本文主要以前面兩種為主要仿真目標進行研究。說明其常規變化與故障隔離等等作用，對電能質量進行一定的改善。

3.1.1 電壓波動與閃變

在電壓波動與閃變的問題中，由于電力系統的母線出現非整數倍的影響，假設PET一次側的母線頻率是10Hz，幅值為10%左右的和諧波，使得母線電壓有異常的波動，具體的仿真結果圖如圖2所表示。

（1）PET輸入相電壓 （2）PET輸出相電壓

圖2母線電壓波動時的仿真結果

從圖2可見，由于實驗中有一定的間諧波影響，使得PET一次側的母線電壓有較大明顯的波幅，而另外的二次側電壓未受到一定的影響，還是可以對負荷提供有效的供電，對母線電壓閃變有交大的影響。

3.1.2 電壓跌落及供電中斷

本文所實驗的仿真條件為0.2s（10周波）的持續時間，額定值為40%的跌幅，時間為0.3s-0.5s左右的跌落時間，電網電壓跌落供電中斷的特定問題。按照美國電力研究協會的報告指出，電壓跌落幅值一般小于40%，具體的實驗仿真圖詳見圖3，在電網電壓出現跌落的間隙，PET的相關數值仍然保持較為未定的狀態，也就是其輸出電壓并未受到影響，保證一定的輸出。

（1）PET輸入相電壓 （2）PET輸出相電壓

圖3 電網電壓跌落時仿真結果

根據上述的仿真實驗圖可得，電力電子不進可以操作電壓器的轉換與系統的隔離等等功能，還能對電能質量起到良好的控制作用。如圖3（1）中顯示，電網電壓即使出現一定的閃變、不對稱或者跌落，二次側的輸出電壓仍然保持相對穩定的狀態，進行可靠的供電功能。

3.2 電力電子變壓器進行微電網孤島應用研究

從上述的研究可得，如電壓短時供電不足，或者出現一定的跌落，電力電子變壓器的輸出仍然處于穩定的狀態，對于點電能的質量也能給予滿足。通過對電能質量的影響研究，發現頻率偏差，將大幅度的影響電能的質量，尤其是電網中出現可再生能源的時候。

近年來，我國對于可再生能源的重視可見一斑，不斷的有新的可再生能源進入電網中，另外微電網、發電等科研技術廣泛的得到發展，其在電網出現故障以及電能的質量無法達到用電需求的期間，能夠運用孤島方案，持續不間斷的功能，對供電的安全性和可靠性提供了很大的保證，基本微電網結構圖見圖4。

圖4 微電網的基本結構

由于微電網的容量不大，功率波動性大，使得其頻率的控制偏繁復，尤其是主網和微電網分開以后，其功率的波動性就很大，穩定性不強，對于頻率要求高、敏感性強的功能負荷帶來比較嚴重的影響。

通過對可再生能源的研究，主要的一種能源即為風能，通過風能發電，在可再生能源的比例占據越來越高的比重。其中，風力發電機有風能和風機相關理論、異步發電機的參數以及電路設計等等問題，風力發電主要包含了雙饋感應發電機、 普通異步發電機以及多極同步電機等等。

作為一種新型的、智能型的變壓器，電力電子變壓器運用相關器件以及高頻交流變壓器進行交互，充分展示了不同于傳統型的電力變壓器的工作效用和功能，最大限度的保持了下述三種優勢：（1）給予較為穩定、安全的二次側輸出電壓，不受負荷的影響，輸出電壓可控性強，穩定性強；（2）如一次側電壓有一定的故障、電壓跌落、閃動、暫停等問題，也不會受太大的影響，恒定性強，保障性強；（3）不斷吸收、發出武功，使得無功率處于電網中有較小的線損，降低成本。

時代不斷進步，社會不斷發展，不同的、新型的變壓器層出不窮，要使得電能質量有一定的保障、電的負荷得到保障，尤其的配電系統的質量保障，是目前變壓器相關研究中最為重要的問題。電力電子變壓器在上述問題中均能得到較好的體現，解決了許多以前存在的問題，通過無功補償、APF等等功能進行電能質量的調節。相信不久的將來，電力電子變壓器將更加良好的運用于配電系統中，這將在很大程度上幫助調節電能質量，降低相關費用，取得良好的收益。

參考文獻

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