摘要：经济的进步，促进电子建设工程的发展。电力电子技术取得了前所未有的良好发展局面，届时依托其基础上发展而来的电力电子变压器也取得了进一步的优化发展，其自出现至今一直都备受全社会的关注，如今该种电气元件的技术水平日益提升，应用范围也在日趋扩大，因此加强对电力电子变压器的分析研究对于电力系统的长远发展而言具有特殊意义。本文就电力电子变压器电路拓扑与控制策略展开探讨。
关键词：电力电子；电力变压器；电力电子变压器；电路拓扑；控制
传统交流电网中的变压器，可以实现不同电压等级母线的互联，但是与智能、兼容、高供电质量等电网要求依然有很大差距。近年来随着直流电网的发展，出现了以电力电子装置为基础的直流变压器-电力电子变压器。它不仅可以实现直流电压变换、连接不同电压等级的直流母线，还可以配合其它类型的电力电子装置，替代电网中的传统变压器。这种类型的直流变压器可以主动控制潮流的分配和传输，但它只是一个能量变换和传递的设备，任何时刻直流变压器的两个端口传输功率和为零，端口间相互关联，紧密配合，相互影响。变压器一侧的能量扰动，会耦合到另外一侧，可能会对该侧系统带来影响。这大大制约了直流变压器在交直流混联、分布式电源接入等场合的应用。为了实现直流变压器不同端口的能量在一定范围内独立控制、端口间功率相互解耦，可以将储能元件与电力电子变压器结合在一起，构成ESS-PET系统。这将大大增加交直流电网运行的灵活性和可靠性，具有重要的研究价值。
图1基于鼠笼式感应电机的风场并网方式对比
图2基于双馈式感应电机的风场并网方式对比
图3基于直驱式同步电机的风场并网方式对比
1电力电子变压器的优势
与传统电力变压器一样，电力电子变压器可以实现电压变换、电气隔离和电能传输，而且，它还可以对其两侧的电能进行控制，对输入级电流波形和相位进行灵活而有效地控制，使输入级保持单位功率因数运行，提高运行效率，大大减小无功损耗，同时可以在输入级非正常运行时，保持三相输出电压波形的稳定与良好，另外，它重量轻、占地小，没有变压器油、不会对环境构成威胁，而且还可以瞬间关断故障电流，所以其继电保护装置相较于传统电力变压器更加简化，此外，它本身既有直流环节又有交流环节，方便各种分布式电源的接入，还可以直接进行直流供电。由于电力电子变压器在结构和功能上的种种优势，在电力系统中将会有非常广阔的应用前景。
2电力电子变压器控制技术概述
（一）交交交型电力电子变压器控制策略概述。交交交型电力电子变压器的控制方式与其他类型的变压器相比，具有明显的简捷优势，常规的整流模块中主要通过对整流模块与逆变模块中驱动相角差调价，来实现对输出电压值的有效调节，电力电子变压器在其中发挥隔离以及变压处理的职能，但是由于此种电路系统中电流值比较大，所以直接导致了电压电流的应力相对比较大，可以借助于一些特殊的方式进行处理，但是通常这些出方式十分复杂，所以在实际的应用过程中调节难度系数十分高。（二）交直交直交电力电子变压器控制策略。关于交直交直交电力电子变压器控制策略具体的可以从三个层面进行分析：（1）借助于输入整流模块控制途径处理，其主要被应用于不考虑功率双向流动的场景之中，可以有效的简化控制过程，并且有效的提升整个电路的信号处理能力。（2）借助于隔离模块控制途径处理，该种控制策略主要从电路的占空比以及电路频率的控制两个层面进行管控，以此来有效的优化电路隔离模块的功能。（3）借助于输出逆变模块控制途径进行一系列的专业处理，因为考虑到电力电子变压器三相负载具有显著的不均衡特点，因此采用一种串联电容代替直流电容的处理方式，以来来优化电路拓扑，但是该种处理方式的的电流利用情况也十分的不理想，除此之外也嗨哟一种三维空间矢量调制的处理方式，该种方式无论是操作还是处理效果都较前者有着明显的优势。
3电力电子变压器在新能源领域的运用
目前，感应发电机在风力发电中应用最为广泛，目前有三类主要的风机结构:鼠笼式感应电机(SGIG)，双馈式感应电机(DFIG)，直驱式同步电机(DDSG)。这三种风机通过传统电力变压器和电力电子变压器进行并网的简化结构对比如图1、图2和图3所示。图1（a）)是采用鼠笼式电机的风电场，风机通过变压器直接与电网相连，此种类型的风电系统，一般会配置电容器来进行无功补偿。而在(b)图中风机通过电力电子变压器接入电网时，可以看到，一台PET就可以完全取代图(a)中的电容器组、变压器和静止无功补偿器。图2（a）是配置了双馈式感应电机的风电场，其并网装置包括AC/AC变换单元、两台常规变压器和静止无功补偿装置，而在(b)图中可以看到，采用了PET并网后，系统保留了AC/AC变换器，以充分利用基于感应电机的系统优势，而传统变压器和静止无功补偿装置由PET整合取代。图3（a）为直驱式同步电机风电场，其并网装置包括AC/AC变换单元、两台常规变压器和静止无功补偿装置，而在(b)图中可以看到，AC/AC变换器、两台常规变压器和静止无功补偿装置可全部由一台PET取代。
4电力电子变压器的功能拓展策略探究
（1）不间断供电技术。针对一类采用交直交拓扑结构或者双直流环节的电力电子变压器，可以通过添加不间断电源蓄电池组的方式对变压器的供电技术进行优化提升。因为此类不间断电源蓄电池组系统具备良好的稳定性，所以其能够为电力系统持续的提供波形稳定的电压，并且能够根据系统电压情况对电池组进行智能管控。因此该项技术的有效运用，可以有效的提升电力电子变压器的供电质量，而且该种新型的电力电子变压器在成本方面也较组成变压器系统具有明显的经济优势。（2）输电网高压短路限流器。伴随着电力系统的日趋复杂化，传统的电路系统中的限流保护技术存在越来越弱势，因此加强对故障限流保护装置的研究分析十分必要和紧迫。通过故障限流保护装置的有效设置，可以有效的实现限流目的，但是该种处理方式往往只能在短路电流的第一半波过后才可以发挥作用。时下应用最为广泛的就是故障限流保护装置与电力电子变压器技术相结合的处理技术，上述技术的有效结合能够实现综合型多功能FACTS器件，上述变压器系统具有良好的串补功能，而且开关启停几乎不发生任何损耗，当系统发生故障时还能第一时间迅速闭合开关，通过短路电流的方式对电路进行保护。
结语
电力电子变压器PET是一种将电力电子变换技术与电能变换技术相结合的新型智能变压器。与传统电力变压器一样，电力电子变压器可以实现电压变换、电气隔离和电能传输，此外，电力电子变压器还可以对功率因数进行校正、调节输出电压、抑制谐波等。而且，电力电子变压器本身既有直流环节又有交流环节，便于新能源发电的并网。所以，对电力电子变压器的研究具有非常重要的意义。
参考文献
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论文作者:万海宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/4/22
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