面向智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器研究

劉泉

摘 要：智能配電網(wǎng)體系的有效構(gòu)建能夠確保整體城市電力環(huán)境具備功能延伸優(yōu)勢(shì)，更在現(xiàn)有電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，提供更加穩(wěn)定的電力供應(yīng)條件，為后續(xù)配電網(wǎng)環(huán)境的構(gòu)建提供了良好的信息統(tǒng)籌基礎(chǔ)同時(shí)，也為后續(xù)城市功能體系延伸提供了參照條件，確定了后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)具備能源供應(yīng)平臺(tái)。本文基于智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器特性展開分析，確定實(shí)際功能優(yōu)勢(shì)同時(shí)鞏固工作原理，期望在應(yīng)用論述中清晰環(huán)境條件，并為后續(xù)智能配電網(wǎng)體系的構(gòu)建提供良好參照。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；電力電子變壓器；研究

1 電力電子變壓器概述

針對(duì)當(dāng)前城市功能體系構(gòu)建對(duì)電網(wǎng)環(huán)境的要求，應(yīng)當(dāng)提供有效且具備穩(wěn)定條件的電力供應(yīng)系統(tǒng)才能夠確保整體功能環(huán)境構(gòu)建完善，并為后續(xù)電力系統(tǒng)環(huán)境延伸打下扎實(shí)基礎(chǔ)。其中，智能化技術(shù)的有效落實(shí)，既能夠鞏固整體電力供應(yīng)環(huán)境具備數(shù)據(jù)統(tǒng)籌的條件，同時(shí)更確保了整體功能環(huán)境構(gòu)建完善，為后續(xù)供電質(zhì)量和電源接入效率提供延伸條件。其中，針對(duì)智能化技術(shù)的落實(shí)，采取有效的電力電子變壓器元件能夠確保整體變壓工作和隔離工作被落實(shí)完善，同時(shí)更能夠基于電力系統(tǒng)特性為故障設(shè)備運(yùn)行環(huán)境提供保護(hù)，在不會(huì)影響整體區(qū)域功能環(huán)境運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)，為后續(xù)高供電設(shè)備的轉(zhuǎn)型埋下扎實(shí)的適應(yīng)基礎(chǔ)。其次，在實(shí)際功能貫徹中，電力電子變壓器更具備自平衡能力，能夠基于結(jié)構(gòu)環(huán)境實(shí)現(xiàn)功率雙向流動(dòng)的特性，即確保了整體電源體系具備數(shù)據(jù)信息傳導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)，更在此基礎(chǔ)上提供了新型電源供應(yīng)方式，以此鞏固了城市智能配電網(wǎng)落實(shí)的先進(jìn)性。

2 電力電子變壓器工作優(yōu)勢(shì)

首先，電力電子變壓器具備質(zhì)量輕、成本低且無污染的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。通過有效的高頻變壓器條件不但完善了整體功率環(huán)境，更降低了結(jié)構(gòu)體系所占空間，同時(shí)相比較傳統(tǒng)變壓器條件在經(jīng)濟(jì)性上也具備一定優(yōu)勢(shì)。而針對(duì)無污染的優(yōu)勢(shì)，主要是電力電子變壓器內(nèi)部摒棄了絕緣油污染條件，為現(xiàn)有功能環(huán)境帶來了可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)；其次，電力電子變壓器有效改善了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在通過模塊體系特性展開電力安裝過程中，元件之間引線連接的模式環(huán)節(jié)已經(jīng)有效降低，同時(shí)基于電壓與電流關(guān)系提供了更加完善的系統(tǒng)處理與數(shù)據(jù)傳導(dǎo)條件，基于智能化系統(tǒng)的落實(shí)，更為穩(wěn)定電力系統(tǒng)構(gòu)筑提供了控制精準(zhǔn)的條件，確保了配電系統(tǒng)整體功率環(huán)境優(yōu)化，并在后續(xù)功能體系構(gòu)建中提供了延伸優(yōu)勢(shì)。再次，電力電子變壓器自身采取數(shù)字化控制條件，在故障出現(xiàn)過程中具備完善的審核確定條件，從而利用通訊系統(tǒng)為相應(yīng)維修工作人員提出訊號(hào)，在此期間則通過備用電網(wǎng)體系為整體功能環(huán)境提供持續(xù)性功能條件，如此不但增強(qiáng)了整體電網(wǎng)可掌控性，更確保了智能化電網(wǎng)體系落實(shí)完善，為后續(xù)電網(wǎng)保護(hù)和恢復(fù)需求提供了穩(wěn)定完善的延伸平臺(tái)。而后，在電力電子變壓器運(yùn)作過程中，不必采取充油條件，如此不但降低了生態(tài)環(huán)境污染的隱患，更在此基礎(chǔ)上為整體電力系統(tǒng)穩(wěn)定性提供了先進(jìn)的參照條件，并鞏固了內(nèi)部電力環(huán)境結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。最后，在智能配電網(wǎng)功能運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境中，電力電子變壓器可以改變電力系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)電壓的數(shù)值大小和相位關(guān)系，不但能夠促進(jìn)整體電網(wǎng)系統(tǒng)的控制質(zhì)量提升，更能夠針對(duì)電力網(wǎng)路系統(tǒng)提供有效的補(bǔ)償條件，確保有效降低諧波環(huán)境和無功消耗，如此極大的降低了電廠環(huán)境能源和經(jīng)濟(jì)的消耗，更能夠基于電力特性提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)條件，確保城市智能電網(wǎng)發(fā)展具備可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)延伸優(yōu)勢(shì)。

3 電力電子變壓器電路工作原理

電力電子變電器的基本工作原理：從原方的工頻信號(hào)通過電力電子變換器轉(zhuǎn)化為高頻的信號(hào)，即升頻，然后通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方，再利用電力電子變換器還原成工頻信號(hào)，即降頻。其實(shí)，簡(jiǎn)單來說就是，通過運(yùn)用一定的控制方案來改變電力電子裝置的工作，把一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。一般來說，電力電子變換器主要控制波形，對(duì)于諧波、相位、頻率等等都可以控制；高頻變壓器主要提供原、副方系統(tǒng)隔離。

3.1 輸入級(jí)控制條件

為了保證副方提供給用戶的電壓恒定和波形正弦，還要保證盡量減小輸入側(cè)電流諧波，減小對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染。要確保PET電網(wǎng)側(cè)的電流為正弦以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可控，通常會(huì)用到雙閉環(huán)控制，就是電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)輸入電流正弦，而且實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)可控。

3.2 中間隔離體系控制

中間隔離級(jí)需要將來自輸入級(jí)的直流調(diào)制成高頻方波信號(hào)，并經(jīng)過高頻變壓器耦合到副方，再還原成直流信號(hào)。

通過對(duì)高頻變壓器原方三電平半橋中的四個(gè)開關(guān)器件進(jìn)行控制，將來自輸入級(jí)的直流高壓調(diào)制成高頻方波信號(hào)，然后經(jīng)過高頻變壓器耦合至副方。在這里，高頻變壓器的作用有兩個(gè)：一是實(shí)現(xiàn)原方系統(tǒng)和副方系統(tǒng)的隔離；二是實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)變換。典型PET隔離模塊采用全橋整流模式。

3.3 輸出級(jí)控制條件

負(fù)載側(cè)輸出采用電壓恒定控制，主要目的是獲得輸出恒壓、恒頻的交流電壓，當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，應(yīng)該保持穩(wěn)定的輸出電壓。為此，采用恒壓恒頻控制。

4 電力電子變壓器在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用狀況

電壓擾動(dòng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在配電系統(tǒng)的線路中，比如：電壓驟升、驟降、閃變、波動(dòng)等。特別是對(duì)于電壓敏感的負(fù)荷的設(shè)備，珍貴數(shù)據(jù)的丟失、通信的中斷等會(huì)造成很大的損失，給工作、生活、學(xué)習(xí)造成很大的困擾，如電腦的斷電、通信設(shè)備的斷線等。雖然傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以解決配電線路電壓擾動(dòng)的問題，但是可調(diào)自耦變壓器和隔離變壓器動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢，它需要大的工頻變壓器，工頻變壓器的缺點(diǎn)是體積大、成本高，而且變換效率低，這樣傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器對(duì)于解決配電網(wǎng)中的電壓干擾問題也不是很有效。故而，通過一定的研究和試行，出現(xiàn)了電力電子變壓器的三級(jí)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。該動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器輸入級(jí)為三相半橋PWM整流器，這種整流器可以從電網(wǎng)中獲取能量，其優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)運(yùn)行而不斷，不僅可以使整流器電網(wǎng)側(cè)電流正弦化，而且可以很有效地降低低次諧波，并提升了運(yùn)行單位功率因數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力電子變壓器功能的貫徹確保了現(xiàn)有城市電力功能環(huán)境的轉(zhuǎn)型具備延續(xù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)更能夠基于智能配電網(wǎng)特性提供完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)籌和信息溝通條件，鞏固了智能化電力功能環(huán)境的穩(wěn)定性同時(shí)，更確保了后續(xù)智能化工作開展具備延續(xù)設(shè)備基礎(chǔ)。故而，在論述電力電子變壓器應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明確其真實(shí)應(yīng)用的意義和原理，確定設(shè)備工作落實(shí)具備完善和可持續(xù)性的條件，才能夠確保后續(xù)功能環(huán)境貫徹穩(wěn)定，并能夠?yàn)槌鞘泄δ芙ㄔO(shè)提供穩(wěn)定的配電網(wǎng)統(tǒng)籌優(yōu)勢(shì)。

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