含中间直流的三相电力电子变压器PET仿真模型

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背景：

目前高压电网中应用的绝大多数电力变压器都属于传 统电力变压器，传统变压器的优势在于工艺简单、安全性 较强。但传统变压器本身的弊端也非常突出，占地大、重 量大，空间应用局限较大，同时其本身的空载寿命损失也 相对较大。这种传统的电磁变压器在实际应用过程中，一 旦出现 过 负 荷，就极易造成输出电流下降，同 时 产 生 谐 波。而且，传统变压器设备是无法隔离故障电流的，如果 在负荷侧出现 了 故 障，电流就会进一步增加，难 以 控 制， 极易直接影响其敏感的负载电流。

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子变压器 PET（Power Electronic Transformer）应运而生，其作为智能电网的重要支撑设备，具 有传统变压器所不具有的独特优势，因此其拥有良好的发展优势。电力电子变压器不 仅具有传统变压器电压变换和能量传递的功能，还具有可以对变压器原、副边电压幅 值与相位进行有效控制的功能，而且可以和各种交、直流分布式电源互联，符合未来 电网建设需求。

模型简述：

图 为 PET的基本工作原理框图，电力电子变压器作为一种新型电力变压器， 主要利用电力电子技术，结合电力转换电路和控制技术来控制输入和输出功率因数， 可以有效隔离系统故障，确保高、低压系统的供电可靠性。电力电子器件将高频信号转换为工频信号，最后通过相应的控制方案对其进行控制，达到有效提高电能质量的要求。?

根据整个拓扑结构中是否存在直流环节将其分为两大类：一种是直接 AC/AC 变换，即 在变换过程中不含直流环节；另一种是 AC/DC/AC 变换，即在变换过程中含直流环节。本文所提的模型为AC/DC/AC 型，其拓扑图如下图所示。

工作原理可简述为：网侧的工频交流经整流得到直流，再经过逆变电路调制为高 频方波，经过高频变压器耦合到变压器副方，再经过一个整流电路将高频方波还原为 直流，最后经逆变电路将直流还原为所需的工频交流输出。即在变压器原、副方各经 一次 AC/DC/AC 变换，原方 AC/DC/AC 变换完成升频，副方 AC/DC/AC 变换完成降 频。 AC/DC/AC由三个环节组成，即输入 环节、隔离环节和输出环节。

PET 输入环节的高压交流侧连接电网，一般情况下所连接的电网等级都为中、高 压配电网，输入环节 AC/DC 变流器的结构采用了 H 桥级联型。

PET 隔离环节主要实现电压等级的变化以及隔离原副方。其主要结构为双向有源 桥变流器，双向有源桥变流器的作用是与输入环节和输出环节的直流端口部分相连。

PET 的输出环节功能是将直流电逆变为三相 380V/50Hz 的交流电输出，可为交流负载、储能装置、新能源发电设备提供交流母线。

模型主体

输入级控制

参数设置为网侧输入电压1000V,频率为50H。

中间级控制

中间级输入15kV输出700V。电压可自己调整。

输出级控制

其中输入的直流电压为700V，输出相电压频率为50Hz，为10KW负载供电。

仿真结果

输入级直流电压

输出级直流电压

输出级三相电压

总结

本模型实现了电力电子逆变器PET的功能！！

适合初学者参考学习！！

参考文献

电力电子变压器及其控制策略研究?-庄吉运