电子电力变压器及其在输电系统中的应用

电子电力变压器(Electronic Power Transformer,EPT)是一种通过电力电子变换实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型变压器。与常规变压器相比,EPT 具有许多独特性,其突出特点在于可以实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制。EPT应用于电力系统后将会改善电力电能质量,提高系统的稳定性,实现灵活的输电方式以及电力市场下对功率潮流的实时控制,还可以整合各种交直流分布式电源。因此EPT 的研究对于建设绿色电网,数字电网具有重要的意义。 本文介绍了EPT 的研究现状及基本原理,在分析比较现有拓扑结构的基础上,提出一种新的三级结构的EPT,包括输入级,隔离级和输出级,其中输入级采用模块串联的方式来提高耐压等级,这种结构可以减小谐波,同时具有较好的扩展性。针对新的EPT 结构,本文进行了理论分析和实验研究,实验结果表明模块串联具有较好的均压能力,并且每个模块都能得到较好电压电流波形,从而表明新的EPT 实现方案是可行的。新结构EPT 输入级每个模块均采用PWM 整流,以实现EPT 功率双向流动。本文研究了PWM 整流电路的工作原理和特性,并建立了EPT 的数学模型,同时对PWM 整流的电流控制策略进行了研究,理论上输入侧功率因数可在0～1 之间进行调节,仿真结果表明该控制策略的有效性。论文还研究了EPT 中功率器件的缓冲电路,EPT 防雷保护以及EPT 的散热系统。最后,对EPT 在输电系统中的应用和控制策略展开研究,大量的仿真结果表明,EPT 能够有效提高系统的稳定性,改善系统的动态性能。