电力电子变压器理论研究综述
作者简介：晏阳(1988- )，男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。
电力电子变压器理论研究综述
摘 要：介绍了目前国内外电力电子变压器的研究概况，对电力电子变压器发展过程中出现的斩
控式电力电子变压器、交-交-交型电力电子变压器、反激型电力电子变压器、双PWM 变换型电力电子变压器几种典型的设计构想进行了梳理，并且给出了相应的主电路拓扑。通过分析电力电子技术在电力电子变压器研究领域的相关理论及其应用，阐述各种拓扑的优缺点，并给出了主要的研究方向和发展趋势。
关键词：电力电子变压器；电力电子技术；电能质量中图分类号：TM401+.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)03-0005-04
晏阳
(东南大学 电气工程学院，江苏 南京 210096)
Abstract: Introduction was made to the present research survey of power electronic transformers at home and abroad. This paper hackled several typical design schemes such as chop-controlled power electronic transformer, AC-AC power electronic transformer, flyback power electronic transformer and double PWM power electronic transformer and gave the corresponding main circuit topolo-gy. Via analysis to the relevant theory and its application of power electronic technology in power electronic transformer field, this paper expatiated on advantages and disadvantages of various topologies and summarized the main research direction and developing trend of power electronic transformers.
Key words: power electronic transformer; power electronic technology; quality of power supply
YAN Yang
（School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China ）
Research Summary of Power Electronic Transformer Theory
0 引言
电力电子变压器(power electronic trans-former，PET)，又称固态变压器(solid trans-former)，是一种通过电力电子技术实现电力系统电压变换和能量传递的新型变压器。相对于传统变压器而言，电力电子变压器具有如下优点[1]：(1)体积小，重量轻，环境污染小；(2)运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；(3)一次、二次侧电压为正弦波形，功率因数可调；(4)一次、二次侧电压、电流和功率均高度可控[2]；(5)本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置。电力电子变压器是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研
究课题，也是解决电能质量问题，建设“绿色电网”、“数字电网”的可行途径之一。目前在国内外，都有很多相关的研究和开发。
在电力电子变压器的设计和研发中，大规模的电力电子器件以及相应的电力电子变流技术得到了广泛的应用。本文总结电力电子变压器研究的发展历史及主要的电路拓扑，并分析各个拓扑的电路原理和应用情况。
1 国内外研究现状
电力电子变压器起源于美国。通用电气公司的W.McMurray于1970年在一份专利中首先提出了基于AC/AC变换电路的电力电子变压器[3]。在随后的发展过程中，科研人员提出了传统AC/AC变换、buck 变换、AC/DC/AC变换等多个研究课题，并取得了一
定成果。目前，基于H桥级联的载波移相技术以及空间电压矢量调制技术被引入到该领域的研究中，这使得电力电子变压器投入实际应用成为可能。
在国内，2002年开始才有研究人员涉足这一领域。其中东南大学曾于2003年完成了“智能型电力电子变压器及其在改善供电质量中的应用”这一国家自然基金项目。近年来，华中科技大学也在电力电子变压器研究领域做了大量工作，提出了电力电子变压器与传统变压器的并联控制、自平衡电力电子变压器、带储能系统的电力电子变压器等创新观点。
2 电路拓扑及分析
2.1 斩控式电力电子变压器
美国于1995年制出第一台电力电子变压器实验样机，该电力电子变压器采用buck型主电路结构，其拓扑如图1所示[4]。
通过图1可以看出，根据实际需要，主电路在buck电路的基础上做了一定的修正和调整。改进后的buck电路中有8个开关元件，通过更改电路的连接方式和控制方式，可以分别实现斩控式交流调压、相控式交流调压、单相桥式整流和单相交流调功等功能。在主电路中，Q 1、Q 2为四个主控开关，Q 3、Q 4可作为续流开关使用，也可单独使用[5]。在电力电子变压器应用中，主要是通过8个开关实现斩控式交流调压作用。
该拓扑结构中，在buck电路之后加装LC 滤波器以改善电能质量。这是因为斩控式交流调压电路的输入、输出电压中都含有丰富的谐波，若这些谐波不加以控制就会对电网造成较大的谐波污染，同时还可能产生电磁干扰，影响周围的电子设备。该电路采用不隔离buck型变换器,开关为交替导通的双向流动开关[6]，结构简单，容易实现电压调节。然而在实验过程中发现，基于buck斩控式电路的电力电子变压器有一定缺陷：没有实现变频；没有电气隔离；不能抑制输入的电流谐波和调整功率因数；电路包含串联器件，每个开关都承受原边电压和输出副边电流,使得开关的驱动、绝缘和控制都变得困难[6]。因此，buck型电力电子变压器不能真正用于输配电系统。
2.2 交-交-交型电力电子变压器
基于直接AC/AC变换的方案，1999年美国德州A&M大学提出了一种变压器[6]，其单相基本结构如图2所示。这一结构也成为早期电力电子变压器设计的典范之一。
可以看出，该电路由初级、次级两个功率变换
电路和高频变压器构成，在两级功率变换电路中，每个桥臂由上、下两个背对背的功率器件连接，即由两个绝缘栅双极晶体管IGBT和二极管相对连接，使拓扑中所有开关均成为双向开关，这种连接方式可以实现电能双向流动。这种早期电力电子变压器的工作原理为：工频信号先被变换为中频信号(600Hz～112kHz)后通过中频隔离变压器耦合到其副边中频信号，随后又被同步还原为工频信号。
将上述单相拓扑扩展到三相中实现为采用高频交流链的电力电子变压器，其主电路的拓扑如图3所示。
该类变压器的优点是：能实现电压的基本变换,结构简单,体积和重量均大幅下降。同时相较于2.1节提到的buck型斩控式变压器，交-交-交型变压器在传输容量和效率方面都有所提高[7]。
图1 斩控式PET电路拓扑
图2 单相AC/AC变压器拓扑
但该方案也具有一些缺点：电压电流应力大；副边电压波形仅仅是对原边电压波形的还原；主电路由24个开关器件组成，电路复杂、损耗较大。另外，为了避免两相之间有短时短路，其控制策略也较复杂[2]。参考文献[8]中提出的一种四步开关控制策略能够避免相间短路的出现，但算法较复杂。这些缺陷限制了该种AC/AC变换结构在电力电子变压器中的应用和发展。
2.3 反激型电力电子变压器
另一种基于直接AC/AC变换结构的电力电子变压器，是在buck-boost电路的基础上经过改进，采用反激型变换结构作为主电路。其基本拓扑如图4所示。该种设计思想避免过多的中间阶段，使结构简化，从图4中也可以看出，整个装置的开关器件只有6个，大大少于2.1节、2.2节所提到的两种结构。
该设计结构中的开关控制采用PWM控制策略，当工作于一定的占空比D时，输出电压和输入电压的关系式为：V
o
=DV
i
/(1-D)。
反激型电力电子变压器的工作原理为：当开关断开时，电源对电感和电容充电，能量存储于电感和电容中；当开关导通时，电感向变压器原边绕组放电，能量高度耦合到副边绕组，对副边电容充电，同时对负载供电；当开关断开时，副边的电容也继续对负载供电。图4中电感和电容构成了LC滤波器，适当的设计可以减小变换器对电源注入的谐波电流，也可以滤除电源侧的电压谐波，在一定程度上解决电能质量的问题。
此方案的优点是结构和控制简单，功率器件数少，成本低。但由于工作过程中电流断续，会造成器件两端出现尖峰电压，且输出电压谐波较大，因此这种结构不能用于大功率的场合[2]。同时，由于反激式变换电路主开关电压应力较大，难以应用于输入电压较高的场合；而且，反激变换电路的变压器要加气隙，所以漏感较大，会在变压器上产生很高的尖峰电压，从而进一步增加变压器上的电压应力，并使电磁干扰较为严重[9]。
2.4 双PWM变换型电力电子变压器
前面三节阐述的电力电子变压器结构均基于AC/AC变换。如果在拓扑中接入直流环节，可以更为有效地实现控制，这种方案称为AC/DC/AC变换。在当下很多研究和设计中，AC/DC/AC变换方案成为了主要构想，很可能成为今后电力电子变压器应用于实际的主要趋势。
双PWM变换型电力电子变压器就是在AC/DC/AC 变换方案上建立起来的。双PWM变换的基本思路是在变压器原边进行三相PWM整流变换，再将直流电压调制为高频电压，经高频变压器耦合到副边后，在副边进行高频整流，最后通过三相PWM逆变电路，得到三相工频交流电压[10]。其基本设计思路如图5所示。
双PWM变换型电力电子变压器拓扑如图6所示，该
图3 三相AC/AC电路拓扑
图4 基于buck-boost的PET拓扑图5 PWM控制PET结构图
V
电路由电压型三相PWM整流电路、单相桥式逆变电路、高频电力变压器、单相桥式整流电路以及三相桥式逆变电路组成。电路的工作过程为：在变压器的原边，将工频高压交流电通过三相电压型PWM 整流电路变为直流电，从而实现电网电流的相位控制，然后通过单相逆变电路将其逆变为高频单相交流电，经变压器耦合至副边，再经单相高频整流电路，将变压器副边的高频交流电变为直流电，最后经三相逆变电路和滤波电路，得到工频交流电。
由图6中可以看出，主电路由3个输入电感、三相PWM变换器、桥式逆变器、高频变压器、桥式整流器、三相逆变器及2个直流电容组成。这种结构与2.2节图3所示的三相AC/AC变换型电力电子变压器相比，减少了4个功率管，可实现交流侧功率因数为1的控制。实现对电压、电流和功率的灵活控制，是双PWM变换型电力电子变压器最显著的优点[11]。但由于增加了直流环节，使主电路中变换环节太多，损耗较大。
3 结语
本文对电力电子变压器发展过程中出现的几种典型的设计构想进行了梳理，并且给出了相应的主电路拓扑。在电力电子技术的层面上对各种拓扑的优点和缺点进行了分析，从分析中可以看出电力电子技术的发展以及很多经典电路拓扑，如buck电路、boost电路等在应用时的修正。从斩控式变压器、交-交-交型变压器到反激式变压器、双PWM型图6 双PWM型PET主电路拓扑
变压器这一趋势可以看出，电力电子技术在电力电子变压器的应用中可以从以下两个方面进行深入研究：
(1)改善电力电子变压器电路拓扑。目前所使用的电路结构复杂、可靠性低、损耗大。这是制约电力电子变压器投入实际应用的主要因素之一。今后的研究应当从提高可靠性、降低损耗以及简化控制等方面，对电路拓扑进行修改和创新。
(2)改进电力电子变压器的控制策略和算法。电力电子变压器的优点在于改善电能质量，同时实现大功率电能传输。因此需要一套行之有效的控制策略，使设备能够实现电能传输、隔离、变换、保护和改善电能质量等功能。
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修稿日期：2012-02-02
T
电力电子变压器理论研究综述
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电力科技论文电力电子技术论文：现代电力电子技术应用的探讨
电力科技论文电力电子技术论文： 现代电力电子技术应用的探讨 摘要：随着电力电子、计算机技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速以其优异的调速和启、制动性能被国内外公认为是最有发展前途的调速方式。变频技术是交流调速的核心技术，电力电子和计算机技术又是变频技术的核心，而电力电子器件是电力电子技术的基础。电力电子技术是近几年迅速发展的一种高新技术，广泛应用于机电一体化、电机传动、航空航天等领域，现已成为各国竞相发展的一种高新技术。 关键词：电力电子；技术；发展；应用 1电力电子技术的发展 现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 2现代电力电子的应用领域 2.1计算机高效率绿色电源 高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了
电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。 2.2通信用高频开关电源 通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V 的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。 因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。 2.3直流-直流(DC/DC)变换器
电力电子技术课程综述.doc
HefeiUniversity 合肥学院电力电子技术课程综述 系别：电子信息及电气工程系 专业：自动化 班级： 姓名: 学号：
目录 摘要： (3) 绪论 (4) 1.1电力电子技术简介： (4) 1.2电力电子技术的应用： (4) 1.3电力电子技术的重要作用： (5) 1.4电力电子技术的发展 (5) 本课程简介 (6) 2.1电力电子器件： (6) 2.1.1根据开关器件是否可控分类 (6) 2.1.2 根据门极)驱动信号的不同 (6) 2.1.3 根据载流子参与导电情况之不同，开关器件又可分为单极型器件、双极型器 件和复合型器件。 (6) 2.2 DC-DC变换器 (7) 2.2.1主要内容： (7) 2.2.2直流-直流变换器的控制 (7) 2.3 DC-AC变换器（无源逆变电路） (8) 2.3.1电压型变换器 (8) 2.3.2电流型变换器 (8) 2.3.3脉宽调制(PWM)变换器 (9) 2.4 AC-DC变换器（整流和有源逆变电路） (9) 2.4.1简介 (9) 2.4.2工作原理 (9) 2.5 AC-AC变换器 (10) 2.5.1 简介 (10) 2.5.2 分类 (10) 2.6 软开关变换器 (10) 2.6.1分类 (10) 2.6.2 重点 (10) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：电力电子技术是在电子、电力与控制技术上发展起来的一门新兴交 叉学科，被国际电工委员会（IEC）命名为电力电子学（Power Electronics）或称为电力电子技术。近20年来，电力电子技术已渗透到国民经济各领域，并取得了迅速的发展。作为电气工程及其自动化、工业自动化或相关专业的一门重要基础课，电力电子技术课程讲述了电力电子器件、电力电子电路及变流技术的基本理论、基本概念和基本分析方法，为后续专业课程的学习和电力电子技术的研究与应用打下良好的基础。 关键词：电力电子技术控制技术自动化电力电子器件 Abstract: Power electronic technology is in Electronics, electric Power and control technology developed on an emerging interdisciplinary, is the international electrotechnical commission (IEC) named Power Electronics (Power Electronics) or called Power electronic technology. Nearly 20 years, power electronic technology has penetrated into every field of national economy, and have achieved rapid development. As electrical engineering and automation, industrial automation or related professional one important courses, power electronic technology course about power electronics device, power electronic circuits, the basic theory of converter technology, the basic concept and basic analysis for subsequent specialized course of study and power electronic technology research and application lay a good foundation. Keywords:Power electronic technology control technology automation power electronics device
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2016年1月12日
电网规划设计文献综述 摘要:电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的歌环节组成的整体，它与其他工业系统相比，具有很多的特点。电力系统运行要求保证安全可靠地供电、保证良好的电能质量和保证电力系统运行的经济性。科学合理的电力规划设计是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，对获取最大的经济效益和社会效益均具有十分重要的意义。在电网规划设计中有涉及到电网电压等级的选择、线路导线的选择、变压器容量和型号的选择、电力系统运行接线方式的选择、电力系统潮流计算等方面。 关键词：电力系统；接线方式；电网规划
在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济中的作用已为人所共知：它不仅全面地影响国民经济其它部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。改革开放以来，电力工业取得了突飞猛进、举世瞩目的辉煌成就，从1996年起，我国发电机装机容量和年发电均居世界第二位，超过了俄罗斯和日本，仅次于美国，进入世界电力生产和消耗大国行列。发电厂规模和单机容量的大幅度提高，标志着我国的电力工业已经进入一个飞速发展的新时期。 电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的歌环节组成的整体，它与其他工业系统相比，具有很多的特点： 1.电能的生产和消费具有同时性 由于电能的生产和消费是一种能力形态的转换，要求生产与消费同时完成，因此电能难于储存。从这个特点出发，在电力系统运行时就要求发电厂在任何时刻发出的功率，必须等于该时刻用电设备所需的功率、输送和分配环节中的功率损耗之和。 2.电能与国名经济各部门和人民日常生活关系密切 由于电能可以方便地转化为其他形式的能，且易于远距离传送和自动控制，因此得到广泛的应用。供电的突然中断会产生严重的后果。 3.电力系统的过度过程非常短暂
现代电力电子技术的发展、现状与未来展望综述上课讲义
现代电力电子技术的发展、现状与未来展 望综述
课程报告 现代电力电子技术的发展、现状与 未来展望综述 学院：电气工程学院 姓名： ********* 学号: 14********* 专业： ***************** 指导教师： *******老师 0 引言
电力电子技术就是使用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它是综合了电子技术、控制技术和电力技术而发展起来的应用性很强的新兴学科。随着经济技术水平的不断提高，电能的应用已经普及到社会生产和生活的方方面面，现代电力电子技术无论对传统工业的改造还是对高新技术产业的发展都有着至关重要的作用，它涉及的应用领域包括国民经济的各个工业部门。毫无疑问，电力电子技术将成为21世纪的重要关键技术之一。 1 电力电子技术的发展［1］ 电力电子技术包含电力电子器件制造技术和变流技术两个分支，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。 1.1半控型器件（第一代电力电子器件） 上世纪50年代，美国通用电气公司发明了世界上第一只硅晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的诞生。此后，晶闸管得到了迅速发展，器件容量越来越大，性能得到不断提高，并产生了各种晶闸管派生器件，如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制器开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低，一般低于400 Hz。由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。 1.2全控型器件（第二代电力电气器件） 随着半导体技术的不断突破及实际需求的发展，从上世纪70年代后期开始，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。此外，这些器件的开关速度普遍高于晶闸管，可用于开关频率较高的电路。这些优点使电力电子技术的面貌焕然一新，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。 1.3电力电子器件的新发展 为了解决MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题，RCA公司和GE公司于1982年开发出了绝缘栅双极晶体管（IGBT）,并于1986年开始正式生产并逐渐系列化。IGBT是MOS?FET和BJT得复合，它把MOSFET驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，使之很快成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT 相对应，MOS 控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管（IGCT）都是MOSFET和GTO的复合，它们都综合
PLC电梯控制系统文献综述
毕业设计（论文） 文献综述 设计（论文）题目：四层电梯PLC控制系统设计 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：学号： 指导教师： 2012年12 月25 日 一、前言 随着我国经济的发展，城市中涌现出越来越多的高层建筑，而与之配套的电梯已成为人们日常生活中不可缺少的工具。同时，由于城市老龄化问题的日益突出，多层建筑同样也有使用电梯的要求。电梯作为现代智能建筑的代步工具，方便了人们的生活、节省了时间和体力，也越来越显示出它的重要作用。电梯质量
的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。传统的电梯自动控制系统由继电器——接触器进行控制，其缺点是触点多、接线复杂、故障率高、可靠性差、维修工作量大等。而采用PLC组成的控制系统很好地解决上述问题，它具有工作可靠性高、灵活性和通用性高、编程简单、使用方便、抗干扰能力强等优点，它使电梯运行更加安全、方便。因此，开发设计由PLC组成的控制系统是非常有必要的。 二、电梯的发展历史 人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后，威廉?汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。 当今世界上最大的电梯生产企业是美国的奥蒂斯电梯公司，其产量约占世界电梯产量的25%。此外，瑞士迅达电梯公司、芬兰柯尼电梯公司及后起之秀的日本日立、三菱公司在国际电梯业也有一定的声誉。 1900年，美国奥蒂斯电梯公司通过代理商Tullock ＆ Co.获得在中国的第1份电梯合同——为提供2台电梯。从此，世界电梯历史上展开了中国的一页。 据统计，中国在用电梯34.6多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长。电梯服务中国已有100 多年历史，而中国在用电梯数量的快速增长却发生在改革开放以后，目前中国电梯技术水平已与世界同步。
配电系统电力电子变压器的研究
配电系统电力电子变压器的研究 作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数： 35 更新时间：2008-7-28 配电系统电力电子变压器的研究 方华亮，黄贻煜，X澍，陆继明，毛承雄 (华中科技大学电气与电子工程学院，XX430074) 摘要: 供电可靠性及电能质量一直是用户和供电部门密切关注的问题。在电网中，变压器是电能转换的最基本的元件，但常规变压器难以对供电可靠性的提高和电能质量的改善作出贡献。本文介绍了一种全新的产品－电力电子变压器，它具有提高供电可靠性、改善电能质量并且体积小、重量轻、环保效果好等一系列优点，可以较好地解决这些问题。在对电力电子变压器现有方案进行分析的基础上，本文提出了一种新的实现方案，计算机仿真结果表明：变压器原方可以实现输入电流波形为正弦和功率因数接近于1，变压器副方可以获得良好的输出电压、电流。 关键词: 电力电子变压器; 高频变压器; 供电可靠性; 电能质量; 脉宽调制 1引言 当今社会经济的快速发展，使得人们对供电可靠性以及改善电能质量提出了越来越高的要求。如果一个供电系统的可靠性不能保证，停电不只是给供电企业带来损失，给用户将造成更大的经济损失。就电能质量而言，一种频率、电压、波形的电能已远远不能满足用户要求，经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分比比值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。如在美国，2000年末，发电厂生产的40%以上的电能都是经变换和处理后再供负载使用，预计到21世纪二、三十年代，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再供负载使用。 如何更进一步提高供电可靠性和改善电能质量已成为供电部门十分重视和不断努力解决的问题，在供电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的元件之一，对供电可靠性和电能质量有着重大的影响。目前广泛使用的配电系统变压器通常是采用铁芯油浸式，其运行可靠和效率较高；但同时，也存在以下一些不足之处［1］： ·不能维持副方电压恒定； ·铁芯饱和时，会造成电压电流的波形畸变，产生谐波； ·原副方电压、电流紧密耦合，负荷侧的波动会影响到电网侧； ·需装备继电保护装置； ·体积大，笨重； ·矿物油会带来环境问题，且不易维护； 基于以上常规变压器的一些不足之处，如何进一步提高变压器的功能、改善其运行特性以更好的发挥其在供电系统中的作用，从而实现进一步提高供电可靠性、改善电能质量的愿望，是一个十分值得我们深入研究的课题。目前随着电力电子变流技术和大功率电力电子器件的迅速发展，以及在电力系统中的应用日益广泛，所有的这些为我们研制新型变压器奠定了很好的基础。我们要研制的新型变压器主要是采用电力电子技术实现的，我们称之为电力电子变压器。 对电力电子变压器的研究，国内在这方面还基本上未开展，国外在十多年前就已提出了这个概念。首先是美国海军的一个研究计划，提出了一种“交流－交流”的降压变换器构成的电力电子变压器；在这之后，由美国电力科学研究院(EPRI)赞助的一个研究项目
电力电子技术论文
电力电子技术的应用 班级：电082 陈泽平40850171 【摘要】本文主要介绍了电力电子技术在电力系统、汽车工业、储能领域等方面的应用。 【关键词】电力电子技术应用电力系统汽车工业储能领域 电力电子技术是一门应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”，功率可以达到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。进入21世纪,随着新的理论、新的器件、新的技术的不断涌现，特别 是与微电子（计算机与信息）技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也必将不断地得以拓展。以下主要对电力电子技术在电力系统、汽车工业、储能领域等方面的应用作简要介绍。 一．电力电子技术在电力系统中的应用 自20世纪80年代，柔性交流输电(FACTS)概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节，列举电力电子技术的应用。 1.在发电环节的应用 大型发电机广泛采用静止励磁控制。静止励磁采用晶闸管整流自并励方式，具有结构简单、可靠性高及造价低等优点。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控
制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。1 变速恒频励磁广泛应用于水力、风力发电机。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。这种技术就叫变速恒频励磁。 2.在输电环节的应用 在输电环节中应用的技术主要有直流输电(HVDC)和轻犁直流输电(HVDC Light)技术以及柔性交流输电(FACTS)技术，其中柔性交流输电技术应用尤为重要。 3.在配电环节的应用 DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术,它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。 4.在节能环节的运用 通过交负荷电动机的调速技术节电是电动机节电非常重要的一个方面。交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。 二．电力电子技术在汽车工业中的应用 电力电子技术在汽车工业的应用2,主要包括以下几个方面： 1）利用电子开关替代传统的机械开关以及继电器； 2）无触点点火、燃油电子喷射； 3）电子动力转向、电子自动变速器； 4）对原有的直流电源系统进行改造；
配电自动化综述
暨南大学 本科生课程论文 论文题目：国内外配电网及自动化系统存在的问 题及发展趋势 学院：电气信息学院 学系：电气工程及其自动化 专业： 课程名称：配电网综合自动化技术 学生姓名：蒋博彦 学号：2011053128 指导教师：李伟华 2014年10月25日
国内外配电网及自动化系统存在的问题及发展趋势 蒋博彦 （1．暨南大学、电气信息学院、电气工程及其自动化、珠海，） 摘要：配电自动化是利用电子、计算机、通信、网络等技术的重要配电手段。本文介绍了国内外配电自动化系统的现状、存在问题及发展方向。 关键词：配电自动化；现状；问题；展望 1.配电自动化系统的组成 配电自动化是指利用现代电子计算机、通信及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。配电自动化系统包含以下三个方面： （1）变电站自动化系统：指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。 （2）配电管理系统：是指用现代计算机、信息处理及通信等技术，并在GIS平台支持下对配电网的运行进行监视、管理和控制。主要功能有：数据采集和监控（SCADA）、配电网运行管理、用户管理和控制、自动绘图设备管理地理信息系统（AM／FM/GIS）。（3）用户自动化系统：用户自动化即需求侧管理，主要包括负荷管理、用电管理、需方发电管理等。 2.国内外配电自动化现状分析2.1 国内配电自动化发展和现状 我国配电网自动化起步较晚，到现在不过十多年。1998年之后，随着城乡电网建设与改造的大范围开展，在多个省份和直辖市掀起了第一轮配电网自动化技术试点和应用的热潮。此后我国配电网经过多年的建设和改造，供电能力有了明显的提高，目前已基本能够满足我国社会经济发展的需求。然而，长期以来配电网的建设未得到应有的重视, 建设资金短缺, 设备技术性能落后, 事故频繁发生, 严重影响了人民生活和经济建设的发展，由于当时对配电网自动化的认识不足，相关系统和设备的技术不成熟，配电网架基础比较薄弱、一次配电设备存在缺陷、通信手段不完备、缺乏维护资源等原因，配电网的薄弱环节显得越来越突出。一些早期建设的配电自动化试点没有实现预期效益，部分自动化系统遭到闲置或废弃，成为配电网自动化建设的反面教材。[1] 随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网实现自动化是一项综合性工程, 最基本条件是应具有较为完善的多路电源配电网点, 具有较好的城市规划及电源路径分布, 有较为可靠的一次、二次设备,这对城市建设规模和经济发展对配电网提出了较高要求。有不少地区的配电网自动化项目通
智能电网文献综述
智能电网综述 摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。目前，以美国、英国、法国、德国为代表的欧美国家，己经纷纷加入到研究和发展智能电网的行列中来，将智能电网(Smart Grid )作为末来电网发展的远景目标之一，建立一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的电力系统。具有对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务的智能电网是未来电网的发展方向。本文阐述了智能电网的内涵和特点，分析了国内外智能电网的研究进展和我国发展智能电网的条件，对一些现有的研究行进了分析和讨论。 关键词：智能电网；智能化；信息化；节能减排； 1 智能电网的概念 随着一些国家对电网的环境影响、可靠性和服务质量的关注，电网朝着更经济、稳定、安全和灵活的方向发展，因此提出了“智能电网”的概念。智能电网是以通信网络为基础，通过传感和测量技术、电力电子技术、控制方法以及决策支持系统技术，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和高服务质量的目标，其主要特征包括自愈、引导用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、电力市场以及资产的优化高效运行。 目前，全世界智能电网的发展还处在起步阶段，没有一个共同的精确定义。对于智能电网，各个国家的定义有所不同。美国能源部在《Grid 2030》中将智能电网定义为:一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户和电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。中国物联网校企联盟将智能电网更具体的定义为:智能电网由:智能配电网、智能电能表、智能发电系统、新型储能等系统组成。欧洲技术论坛把智能电网定义为:一个可整合所有连接到电网用户所有行为的电力传输网络，以有效提供持续、经济和安全的电力。而国家电网中国电力科学研究院将智能电网定义为:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充
电力电子变压器及其发展综述_潘诗锋
#科普园地# 电力电子变压器及其发展综述 Summary of Development of Power Electronic Transformer 潘诗锋,赵剑锋 (东南大学电气系,江苏南京210096) 摘要:介绍了电力电子变压器的优点、工作原理、目前研究状况。指出了用电力电子变压器解决电能质量问题是今后 的发展趋势,拓宽了电力电子变压器的应用场合,使得其不但可以使用在对能量转换装置的体积、重量有特殊要求的场 合,如航海、航空、航天等领域,还可以为电能质量敏感负荷供电。它是建设/绿色电网0/数字电网0的关键设备之一,对 其进行研制和使用可取得巨大的经济和社会效益。 关键词:电力电子变压器;电能质量;绿色电网;数字电网 中图分类号:TM41文献标识码:E文章编号:1009-0665(2003)06-0052-03 收稿日期: 2003-06-28 传统的电力变压器具有制作工艺简单、可靠性高 等优点,在电网中得到广泛应用。但是,它的缺点也十 分明显,如体积、重量、空载损耗大;过载时易导致输出 电压下降、产生谐波;负载侧发生故障时,不能隔离故 障,从而导致故障扩大;带非线性负荷时,畸变电流通 过变压器耦合进入电网,造成对电网的污染;电源侧电 压受到干扰时,又会传递到负载侧,导致对敏感负荷的 影响;使用绝缘油造成环境污染;需要配套的保护设备 对其进行保护[1]。 作为一种新型的能量转换设备,与传统的变压器 相比,电力电子变压器具有体积小、重量轻、空载损耗 小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系 统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为 一体的电力系统前沿研究课题,通过电力电子器件和 电力电子变流技术,对能量进行转换与控制,以替代传 统的电力变压器。 研究电力电子变压器的初衷是为了降低传统变压 器的体积和重量。因为,变压器的体积和重量与它的运 行频率成反比,借助于电力电子技术提高其变换频率, 就可减小体积和重量。美国海军于20世纪70年代末 至80年代初,首先对其进行了研究[2],美国电科院于 1995年也进行了相关研究[3]。以上2个项目研究,试验 样机都不实用,因为它们采用的是降压型变换器 (Buck),不能很好地抑制输入的谐波电流,而且变压器 输入和输出是不隔离的[1]。20世纪90年代末,美国密 苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压 器进行了研究,完成了10 kV A,7 200 V/240 V的实验 样机,但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率 因数控制。另外,设计时为减小对开关器件的应力,输
电力电子技术及应用论文
电力电子技术及应用 引言： 自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代 电气传动技术舞台。从工程应用的角度看,无论是电力、机械、矿冶、交通、石油化工、轻纺等传统产业,还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高科技产业,都迫切需要提供高质量的电能,特别是要求节能。而电力电子则是实 现将各种能源高效率地变换成高质量电能、节能、环保和提高人民生活质量的 重要手段,它已经成为弱电控制与强电运行之间,信息技术与先进制造技术之间,传统产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的桥梁。电力电子的突出 特点是高效、节能、省材,所以电力电子已成为我国国民经济的重要基础技术, 是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。因此,无论上述诸多高技术应用领域,还是各种传统产业,乃至照明、家电等量大面广的,与人民日常生活密切相关的 应用领域,电力电子产品已无所不在。 电力电子技术概述 电力电子技术是一门新兴的应用与电力领域的电子技术，就是使用电力电 子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子 技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可小至数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。电力电子技术现已成为现代电气工程与自动化专业 的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。 电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉二形成的。其概 念的基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。电力电子技术的 应用范围及其广泛，比如优化电能使用，通过电力电子技术对电能的处理，使 电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化；改造传统产业和 发展机电一体化等新兴产业，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设 备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了 条件，成为发挥计算机作用的保证和基础；电力电子技术高频化和变频技术的 发展，将是机电设备突破工频传统，向高频化方向发展，实现最佳工作效率， 将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何 基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途；电力电子智能化的发展，在 一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展可能引起电子技术的重大改革。 电力电子技术的内容可分为： 1、电力电子器件； 2、相控型整流器和有源逆变电路； 3、直流电压变换电路； 4、交流电压变换电路； 5、电力电子应用技术。 电力电子器件 常用电力电子器件的基本结构、工作原理、外特性、主要参数、开关特性、安 全工作区。 1、根据开关器件是否可控分类
综述电力系统自动化技术分析研究
综述电力系统自动化技术分析研究 发表时间：2016-11-04T16:49:01.773Z 来源：《电力设备》2016年第15期作者：朱亦张小华[导读] 随着自动化技术的深入和发展，电力系统自动化技术面临着更严峻的挑战。 （湖北工业大学湖北省武汉市 430000） 摘要：随着自动化技术的深入和发展，电力系统自动化技术面临着更严峻的挑战。要真正意义上保证电力的安全可靠运行，不断的满足人们的需要，单一的电力系统自动化设备已不能满足新时期电力发展的需求。本文论述了电力系统自动化的概念和特点，对电力系统自动化技术发展前景及方向进行了分析和阐述，可供大家参考。 关键词：自动化；电力系统；技术分析； 当前，电力系统承担着经济发展和人民群众生活提供稳定可靠电能的职责。由于电网规模总量逐年扩张，电网结构复杂和电网建设运行环境多变，电网故障发生的频率和严重程度也越来越高，严重的会直接导致整个电力系统不能正常运行。随着自动化技术的高度发展，建立自动化监控系统已逐步成为现实。通过对系统进行实时监测，能够及时发现问题，自动分析原因，并采取应急措施，从而保障整个电网平稳安全运行，具有十分积极的意义。 1. 电力系统自动化的概念 电力系统自动化是通过应用多种能够实施自动检测、决策和控制的装置，通过信号系统和数据信息传输系统对电力系统的各个部分和整体进行远程监测和控制，来保证整个电力系统的安全、稳定、高效运行，提供优质的供电服务。电力系统自动化控制技术的应用主要是保障电力系统各个生产、供电环节的安全、稳定、高效，实现整个系统经济效能的增加以及生产成本的降低。现代科学技术发展最为显著的特征就是自动化技术在各个领域的应用，电力系统关乎着我国人民群众的生产和生活，更应当通过先进的科学技术提高自身的发展水平。 2. 电力系统自动化技术的特点 2.1 强大的电网规模 电力系统自动化技术的发展，不仅提高了现代供电系统的能力，而且还保证了经济建设的健康、可持续发展，为社会经济的发展做出了重大贡献，也为其打下了坚实的经济基础。电力系统自动化技术主要构成有信息技术、网络技术、电子技术以及控制技术等，这也是电力系统的重要组成成分，其复杂性和综合性也使得整体系统得到很好的运行。由于电网规模的扩大化使得电力系统得到很好的管理，消除了现代化信息和自动化技术之间的问题。 2.2 分布区域大远距离供电 目前，由于我国电力系统的不断发展，其分布领域不断扩大，包括一些环境比较差的地区，这些地区都是高山峻岭，很难进行供电电线的施工，因为不仅成本高，还受到环境条件的限制。合理的解决措施是建立合理数量的供电线路，通过柔性供电技术提高供电电量。自动化技术的这一远距离供电特点解决了很多问题，特别是供电和输电方面。不过，带来的困难也导致了需要不断地提高自动化技术。 3. 电力系统自动化技术应用分析 3.1 智能化控制技术 智能化控制技术的发展一样也经历了多个阶段，从简单的函数单输出单输入控制到线性非线性控制及多级协调控制再到智能化控制，从电力系统的工作模式我们能够发现其属于一种动态的系统，而针对这种动态的系统进行智能化控制对于电力系统工程具有非常重要意义，智能化控制技术能够将电力系统的变化参数加以智能化分析进而得出相应的控制策略，有效的对电力系统进行科学操作，而这一系列过程对于电力系统的工作效率起到了积极的作用。 3.2 电力互感器的应用 电力互感器是针对输电线路检测和维护不可缺少的设备之一，主要功能就是通过以一定比例关系使高电压与大电流数值降低到可以用仪表检测的装置，但是由于电压升高的程度越大绝缘就越难，信号动态范围也就小，设备体积和质量都需要相应增大等一系列问题随之而来造成的不便利和不安全后果，而光电式电力互感器频率响应范围宽、测量精度高、抗电磁干扰、低压侧避免高压危险等特点的具备对于传统的电力互感器是一个很好的在电力线路维护和检查工作中的技术更新，进而得到了电力系统自动化的引进和应用，不过从长远技术要求层面还需要在传感光学材料与传感头结构以及电源供电等方面做出进一步的改进和优化，从而能够更好的促进电力系统的高性能，高效益的产出电能，服务于社会的建设环境当中。 3.3 微机实时保护系统 电力系统微机实时保护系统是由高可靠性、高实时性且高拓展性的装置组成的系统，在技术上精密、通信能力强大且具备嵌入式实时操作系统，所以在硬件设施上要求较高，同时对于嵌入式软件的要求也不断的提高，在对电力系统进行保护的过程中能够实现多任务高效优先级管理并且具有良好的可移植性和拓展性，这也是近年来被越来越多的应用到电力系统自动化中的原因，而这也有效的防止了事故发生时瞬间对电力系统造成的破坏，一旦稳定控制措施发生延迟能够通过嵌入式技术及时的在有限时间内做出反应，确保电力系统免遭损失。 4. 电力系统自动化技术共享能力 在电力系统自动化技术的发展过程中，系统模型大部分集中在对地理空间属性的描述，以几何特征为主的模拟地理系统的思想几乎成为一种标准，但在实际应用中，它的控制对象具有复杂的电力物理结构。建立电力系统特有的空间语义分析模型是非常必要的。这种针对语义层次的数据共享，最基本的要求是供求双方必须对同一数据具有相同的认识，只有基于同一种对电力系统知识的抽象认知才能保证这一点，因此在数据共享过程中要有一种电力系统的基本模型，作为不同部门之间数据共享的基础。它包括两个方面：地理实体几何属性的标准定义和表达，包含电力系统服务所覆盖的空间区域几何属性；物理属性数据的标准定义和表达，对于电力系统，它包含物理结构，各组成部件及整体的物理性能、运行方范的信息共享、综合，以及多维、动态的应用分析。