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关于电力电子变压器工程化的问题探讨
来源: | 作者: | 发布时间: 2021-03-10 | 173 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  以色列Elspec公司中国代表处 邓剑琪

  华北电力大学新能源电网研究所 袁敞

  浙江大学电力电子技术研究所 吕征宇

  清华大学能源互联网研究院 赵东元

  1 邓剑琪(以色列Elspec公司)提出问题和进行建议

  关于电力电子变压器PET,因为高频变压器的工作频率一般大于10kHz,在输出侧的负载是空载和满载的不同情况下,通过高频变压器的电流也是不同的,进而会导致高频变压器上的压降也是不一样,工作频率越高这样的差别会更加的明显,如果我们去做输出侧负载的突加或突减试验,因为高频变压器在满载的时候有比较大的压降(或者说变压器的特性比较软),这样会导致在输出侧会有大的瞬时电压跌落或者瞬时电压上升,如果依靠PI调节去改变调制波的占空比,其响应时间肯定是不够的。

  我在汕头会议上和浙江大学的吕征宇老师也讨论过,他说如果变压器原边是电流型,副边是电压型(在直流侧并联一个电容),用电容来抵消电感的存在是可以解决这个问题的,但是我觉得在变压器大功率传输的情况下,这个电容是否需要比较大、是否会影响系统特性。我也和清华大学的赵东元老师讨论过,根据以前了解的文献来看,会有另一个反馈环节提高响应速度,一般是前馈控制,效果怎样需要试验数据来证明。

  2 袁敞(华北电力大学新能源电网研究所)问题分析

  这个问题是电力电子电路中的共性问题,即依靠电力电子电路所实现的可控电源是有内阻的,因此在负荷突变的情况下就会出现输出电压幅值的波动。如何解决这个问题,以基本的Buck电路(图1)为例,当负荷瞬态变化时,若输出电容不够大,输出电感上也会产生压降,从而使得输出电压波动。

  而常规的解决方法也恰如浙大和清华的老师所述,分为两种方式:一、增大输出电容,负荷瞬态变化所需要的能量几乎全部由电容提供。其代价是体积增大、功率密度下降,也提高了成本;二、减小输出电感,提升电路反馈控制速率,使得电路的响应速率与负荷变化的速率相当,从而有效控制输出电压。其代价就是输出电流纹波增大,相应的磁性元件损耗增加,电路效率下降,同时对于控制系统也提出了较高要求。虽然这两种方式各有利弊,但整体而言已经足以应对大多数不太极端的负荷变化。

  若考虑负荷变化速率特别快、变化量特别大的特殊应用,则还需要拓扑优化(如交错并联等)等其他方式来提升电路性能,可以参考一类典型应用——电压调整模块(VRM)。

  现有对于电力电子变压器的研究尚处于重点研究拓扑形态、控制方式等层面,关于负荷的瞬态极端变化对于电力电子变压器工作特性的影响,其理论价值和实际意义,可能会是在此之后受到关注的问题。

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