文档介绍：电力电子变压器简介
0、前言
电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与老式的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等长处。它是集电力电子、电力—交—直—交型双直流环拓扑,构造如图4所示
图4 三相双直流环拓扑构造电力电子变压器
截止目前，国际上对电力电子变压器的研究尚处在初级阶段，尚有许多有关的理论和实际问题需要研究。要达到实用化，功能上还需进一步完善。
3、PET优缺陷分析
电力电子变压器将电力电子技术应用到变压器的设计和制造当中，它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递。鉴于电力电子变换技术所具有的特点，电力电子变压器应具有如下长处：
①改善供电电能质量，实现恒频、恒压输出：始终保证原边电流和副边电压为正弦波形，；
②可以高度自动化，配电网络的计算机监控系统可以直接远程通讯控制电力电子变压器，实目前线持续监测和控制；
③体积小、重量轻。由于在都市中配电变压器的分布密度相称高，因此其体积、重量及易维护性对良好的都市建设与规划非常重要：
④环保效果好，可以空气自然冷却，省去充油，从而减少污染、维护简朴、安全性好；
⑤可以不需要常规继电保护装置；并且兼有断路器的功能，大功率电力电子器件可以瞬时(微秒级)关断故障大电流；
⑥电力电子变压器可灵活可靠地将多种分布式电源融入电力系统，给顾客使用电能也带来很大的以便；
⑦可以变化电力系统中的有功、无功潮流，并对正常运营和故障时电力系统的功率平衡规定予以迅速补偿。
电力电子变压器也有局限性之处：
①电力电子装置的使用也许会产生谐波，但通过合适的PWM控制可以减小到最低限度。
②按理论计算，电力电子变压器效率高于常规变压器，但在目前技术条件下，实际运营效率也许比常规变压器稍低某些。后来随着电力电子器件发展水平的提高、控制方案的改善优化以及散热方式的改善等，电力电子变压器的运营效率会逐渐提高。
③由于目前电力电子器件较贵，因此电力电子变压器价格较常规变压器要贵某些，这将直接影响推广到实际应用。
4、PET的应用
PET在分布式电源并网中的应用
近年来，分布式发电系统已成为重要的能源。分布式电源交直流兼有，容量小，分布广，且其电压或频率波动性较大。老式逆变器采用工频变压器，成本高，体积大，逆变效率难以提高，同步需要额外的调压、调频设备才干保证供电质量。PET交直流环节兼有，可灵活地将多种分布式电源接入电力系统，此外由于能对整流、逆变部分进行控制，可省去额外的调压、调频设备，减少了成本 。图5为可再生能源并网发电系统构成构造图。
图5 可再生能源并网发电系统构成构造图
可再生能源有多种形态，且转化为电能的方式不同，决定了可再生能源在转化为直流电能时有不同的直流侧解决电路，如光伏发电需使用DC／DC电路，而风力发电则需使用AC／DC电路。然后通过电力电子变压器的隔离环节，将直流电转化为高频交流电。通过高频变压器耦合到副边，再整流成直流电压。高频变压器重要实现电压级别变换和分布式发电系统与电网的电气隔离作用。最后通过逆变器实现和公用电网的并网。
采用电力电子变压器实现的风力和小水电单相并网逆变器构造如图6所示，该构造为交—直—交—直—交型双直流环拓扑。
图6 风力和小水电单相并网逆变器构造图
输入环节为三相电压型PWM整流电路，将交流发电机的交流电变为直流，且实现直流输出电压可控、单位功率因数运营。对PWM整流电路可以采用电压外环、电流内环的双闭环控制方案。电压外环是为了实现对输出电压的控制， 电流内环是为了实现单位功率因数控制。为了获取迅速的动态响应，电流环可以采用直接电流控制技术，电压环采用常规的PI控制。
对于并网逆变器的隔离环节，高频变压器原边的单相逆变电路，在开关损耗容许和变压器磁芯容许的范畴内，逆变器输出频率越高，变压器的体积和重量越小，只须达到高频逆变目的即可。对于变压器副边整流电路，只要能实现高频整流即可。因此，变压器原边逆变电路和副边整流可以用开环控制方式实现，将直流调制成占空比为50％的高频方波，变压并耦合到高频变压器的副边绕组后再同步整流还原成直流。
输出环节为单相PWM逆变器，逆变器并网运营的目的：一是逆变器可以与电网稳定地并联运营，二是能将可再生能源以高功率因数回馈电网。为了使系统在并网工作时功率因数近似为l，则必须规定逆变器输出的并网电流为正弦波，且和电网电压同频率、同相位。多数并网逆变器对输出电流的控制是采用瞬时值控制方案。先进的瞬时值控制一般采用闭环反馈，最典型的是输出滤波电感电流反馈构成的电流跟随控制逆变器。比较常用的电流跟随控制技术有电