关键词：
电力电子变压器
推挽电路
阻抗变换器
交-交变换器
交-直-交变换器
电路仿真
摘要：
电力电子变压器作为未来智能电网中的重要组成部分,以其高度可控、体积小、重量轻和可靠性强等优点,日益受到人们的广泛关注和研究。相较于传统的电力变压器,电力电子变压器是一种新型的将电力电子技术与高频变压器结合起来的电能传输装置。本文以电力电子变压器为研究对象,针对其相关特点,提出和重点探究相关改进型电力电子变压器方案。并在此基础上,对不同方案进行仿真分析和验证。首先,本文对电力电子变压器的概念和基本原理进行介绍,并根据是否存在中间的直流环节,将其分为AC-AC型电力电子变压器与AC-DC-AC型电力电子变压器这两大类,分别提出了它们的典型结构。AC-AC型电力电子变压器最典型的结构为矩阵变换器型,具有功率密度大、提供正弦的输入和输出电压、结构紧凑、效率高等优点。而AC-DC-AC型电力电子变压器最典型的结构为PWM整流与SPWM逆变型。这种结构由于增加了中间的直流环节,电路可控性更好,网侧功率因数能够自由调节,往往更能满足电路应用的实际需求。在分析了推挽电路及其特点的基础上,将推挽电路和电力电子变压器相结合,提出一种新型的推挽型电力电子变压器。并根据是否存在直流环节,将其分为交流推挽型和推挽交直交型两种类型,分别介绍了它们的典型结构和工作原理。这两类推挽型电力电子变压器方案与传统拓扑相比,所需的半导体开关器件数量减少了50%,结构更为简单,有效降低了成本和体积。针对这两类新的推挽型结构,通过仿真模型的搭建进行仿真分析。结果表明这两类推挽型的电力电子变压器方案用更简洁的电路拓扑,实现了相似甚至更好的功率因数。为了获得更好的整体功率因数,提出了阻抗变换器这种电路结构,并分析了其基本电路拓扑与控制策略。阻抗变换器能有效帮助整体电路提升功率因数,也使电路控制的方式更加丰富。在此基础上,将阻抗变换器与推挽型电力电子变压器相结合,提出一种新型的带阻抗变换器的推挽型电力电子变压器,重点探究了它的电路结构、基本原理、以及实际应用中的优点。同时,针对这种改进型方案,通过仿真模型的搭建进行仿真分析。结果表明带阻抗变换器的推挽型电力电子变压器同时具有阻抗变换器和推挽电路的优点,不仅结构更为简单、高效,同时也能获得很好的整体功率因数,具有很高的进一步研究价值。
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