电力电子变压器及其在电力系统中的应用

李旖旎 江杰

【摘 要】电力电子变压器主要就是利用电力电子变化技术实现智能控制的机器，在当今各种新能源开发与使用的背景下，电力企业面临着更严峻的挑战，而将电力电子变压器应用到电力系统中，能够有效提高电力系统供电的稳定性，促进电力企业的长久发展。因此，将电力电子变压器应用到电力系统中是电力企业发展的必然趋势。论文主要针对电力电子变压器的结构以及其在电力系统中的具体应用做了具体介绍。

【Abstract】Power electronic transformer is mainly a machine which realizes intelligent control by using power electronic change technology. Under the background of the development and use of various new energy sources， power enterprises are facing more severe challenges. Applying power electronic transformers to power systems can effectively improve the stability of power supply and promote the long-term development of power companies. Therefore， the application of power electronic transformer in the power system is the inevitable trend of the development of power enterprises. This paper mainly introduces the structure of power electronic transformer and its application in power system.

【关键词】电力电子变压器;电力系统;应用

【Keywords】power electronic transformer; power system; application

【中图分类号】TM41                                          【文献标志码】A                                【文章編号】1673-1069（2019）09-0158-02

1 引言

电力电子变压器作为变压器和电力电子技术发展相结合的新型智能电力变压器，它既克服了传统变压器的一些固有缺点，又具有环保、节能、谐波抑制、故障隔离、电能质量控制、运行方式控制、稳定性控制等方面的优点[1]，将其应用到电力系统中，能够有效实现电能在电网中的传输，减少电网故障，提高供电质量，从而推动电力企业朝着更好的方向发展。

2 电力电子变压器的基本结构

电压在变换时既可能存在直流环节，也可能不存在直流环节，根据这个特点，我们将电力电子变压器结构分为两种，一种是交—交—交变换电力电子变压器拓扑结构，该结构中不存在直流环节，在使用过程中缺乏有效的可控性，并且使用的功率器件不多，应用范围有限;另一种是交—直—交—直—交变换电力电子变压器拓扑结构，该结构在变换时具有直流环节，并且具备较高的可控性，能够实现良好的控制。生活中应用较多的也是第二种结构，其结构图如图1所示。

3 电力电子变压器在电力系统中的具体应用

3.1 电力电子变压器的应用能够有效降低故障发生率

在传统的配电线路中，时常会出现各种故障，例如，电压的突然上升与下降、电压的频繁波动等。面对这些问题，有时会在配电端架设动态电源恢复器，其在一定程度上可以解决这些问题，实现电压的相对稳定。动态电源恢复器的工作原理是通过向系统内部增加补偿电压来消除干扰。虽然该方法能够实现电压的稳定，但是因为其对电压的调节是间断性的，这种特性会使动态电压恢复器的响应速度降低。另外，受到内部结构的影响，传统的动态电压恢复器不仅具有庞大的外形，同时，还会花费较高的经济成本。

动态电压恢复器是在电力电子变压器的基础上产生的，能够极大地提高对动态补偿的响应速度[2]。通常我们认为输入级、隔离级和输出级是构成动态电压恢复器的主要部分。首先来看输入级，它可以灵活控制直流输入电压，发挥主要作用的是三相工频PWM整流器;再来看隔离级，它不仅可以实现隔离，还能够对直流电压进行转换;最后来看输出级，它可以实现三相输出电压独立控制，主要构成是单相工频电压源逆流器。

3.2 电力电子变压器的应用能够提高电力系统的稳定性

因为我国地域辽阔，在进行电力系统配置与建设时，很多地方的负荷区与电源点之间都存在较长的距离，这意味着我国的输电系统必然存在距离远和容量大等特点。目前，我国正在实施西电东送，要保证电力安全、有效地运送，就需要保证电力系统的稳定性。将电力电子变压器应用到电力系统中，能够有效实现电机励磁的协调运行，这对于远距离输电来说具有非常大的意义。

在电力系统中，电压、电流、功率的调节需要通过电力电子变压器来实现，由于电力系统的运行并不是一直不变的，因此，根据实际情况的变动，功率需要在电力电子变压器和电力系统之间进行不断地流动，以此来消除电压扰动的干扰，保证电力系统的稳定运行。

3.3 电力电子变压器的应用能够实现分布式电网与电力系统的并联

近年来，我国的能源危机日益突显，为了实现社会的可持续发展，人们加大了对风能、光能等可再生资源的利用，通过风力发电、光伏发电来实现电能的供应。不论是哪种发电技术，都需要将分布式电源接入电力系统中。分布式电源由于容量小、交直流兼有的特性使得电压或者频率波动比较大，倘若直接应用该电源，将对电力系统的稳定性产生很大的影响。在风力发电和光能发电过程中，其产生的分布式电源一般对应不同的电力电子变压器的输入级，想要将分布式电源和电力系统进行有效并联，就需要确保电力电子变压器输出级并网电流为与电网电压同频率、同相位的正弦波。

4 结语

综上所述，我国电力行业在发展过程中遇到的挑战越来越多，提高电力系统的稳定性是保证其实现可持续发展的重要手段，而电力电子变压器的应用，恰好可以提高电力系统的稳定性，同时，能够有效减少故障发生的次数，实现分布式电网与电力系统的并联，对电力系统的创新与应用做出了巨大的贡献。

【参考文献】

【1】李子欣，高范强，赵聪，王哲，张航，王平，李耀华.电力电子变压器技术研究综述[J].中国电机工程学报，2018，38（05）：1274-1289.

【2】由振忠.浅谈电力电子变压器及其应用[J].铁路工程技术与经济，2017，32（04）：46-49.