设为主页
收藏本站
English
 
账号:
密码:
取回密码
 免 费 注 册

无功补偿(94) 谐波治理(83)
电能监测(96) 节电节能(27)
柔性供电(13) 电力成套(39)

产品信息 采购信息 公司信息
招聘信息 求职信息 展会信息
项目信息 其它信息 免费发布

中国电能质量治理网广告位招租
中国电能质量治理网广告位招租
国外太阳能厂商征合作伙伴
国外太阳能厂商征合作伙伴
法国阿尔斯通公司简介
法国阿尔斯通公司简介
以中文化商业促进中心

关于电力电子变压器工程化的问题探讨
发布时间:2018-01-19 22:45     来自:网上资料     浏览次数:316 次
  随着大功率电力电子元器件及其控制技术的发展,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――电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)得到了越来越多的关注。在亚洲电能质量联盟和中国电源学会专委会的一些会议上,几位学者对于电力电子变压器负载极端变化的一个问题进行了讨论。 

  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。

  3 邓剑琪(以色列Elspec公司)一点想法

  对于电力电子变压器工程化的研究,包括过电压的限值、高频带来的振动噪音、以及传导和辐射的电磁兼容问题,这些都是很重要的。我个人觉得除了从拓扑形态、控制方式进行研究外,对于变压器高频传输部分也要进行研究,在中压配电由于绝缘水平的限制,提高频率不一定显著减少PET的体积,是否可以降低开关频率,或者增加磁通密度减少匝数,进而减少变压器的阻抗。

  如果是传统的高频变压器直接载波输出、副边没有一个变流环节,负载突变时尖峰过电压是发生在高频变压器的输出侧;如果是如图2的AC-DC-AC型、副边又有一个变流环节,负载突变时尖峰过电压是发生在副边变流环节的输出侧,这个时候功率和能量流动是怎样的,控制策略是主要针对哪一个变流环节(尽快降低副边输出环节的调制比),这个也希望能和大家一起探讨。

  4 吕征宇(浙江大学电力电子技术研究所)问题分析

  对于上图的情况,负载突变时尖峰过电压的本质通常分为两种状况:一、突然断电造成输出电感能量无法正常泄放(这种情况在直流中也是存在的,只不过DC Link电容通常较大,往往不太严重)。对于此,必须限制输出电感的大小,或是为电感能量找到泄放回路。这个需要用硬件解决。二、交流输出的双环控制回路的电流给定调整反应太慢,这需要针对性地改进反馈控制特性,“尽快降低副边输出环节的调制比”;或是加过压封闭PWM的紧急措施。相对而言,这些可以用软件来解决。

  5 吕征宇(浙江大学电力电子技术研究所)一点想法

  常规变压器的阻抗,或者说漏阻抗是决定变压器特性软硬的因素,通常增加铁芯的磁密可以降低漏阻抗的相对压降比例。因高频变压器的磁密往往较低,其漏阻抗问题比较突出。然而要修正这一问题,可以通过有源与无源两个思路来解决问题,以下是五点想法:

  (1)首先从无源出发,电子变压器应选取磁密比较高的磁材例如非晶材料,而原副边传递功率的工作波形频率尽量压到10kHz以内,如是则漏阻抗问题会对减轻。

  那么频率更高不好么?由于绝缘问题、功率半导体器件问题,目前实在没有必要进一步提升工作频率了。

  (2)若从有源方案出发,则办法会多一些。其一:建议采用类似于弹簧变换器的思路,在副边用电容器储存部分能量,在副边负载突变的情况下提供能量,即用来作为能量吞吐的部件。这一能量不用很大,因为通过原边的逆变电路控制调节,也可以增加能量的供应。电容的储能只要能够覆盖调节的带宽就可以了,较快的调节速率对应较小的储能。其二:通过将副边负载信息加工,直接改变原边的控制脉冲,可以抑制副边的电压变化幅度;结合副边电容储能,则效果更好。我感觉“其二”会比较好,代价更低。

  (3)电子变压器的拓扑采取多个变压器复合还是单个变压器为妥呢?从高压来看还是单个为妥,尽管多个变压器的电路似乎更现实一些,但我感觉应用前景不好,应该发展高压变流线路、用单个非晶变压器(类似于传统结构),这是个关键性的问题,决定了今后发展的基因。

  (4)高频化的前景如何呢?主要限制在于变压器的磁材。目前来看非晶特性是一大限制,若是能够把非晶特性用到位,应该已经很不错了。为了降低变压器的损耗,应向其灌入正弦信号,或者尽量减少非正弦成分——这方面电力电子电路大有可为,则可以进一步提升非晶的可用频率上限。

  (5)总的来说,适应于传统变压器的结构,采用正弦型高频逆变。其关键技术在于提供低谐波的高压电力电子变流拓扑(类似于MMC这类,采用这类拓扑,当前的功率半导体的开关频率的限制已经不是主要的了)。

  6 赵东元(清华大学能源互联网研究院)一点想法

  电力电子变压器工程化需要考虑的另一个重要因素是,PET的检修运维技术和运行成本。目前来看,相对于传统变压器,PET不仅仅是初期投资大,而且运行成本高和运维复杂。例如,装置运行5年后,如果评价PET(尤其是电力电子器件)的状态。这些因素都会影响电力电子变压器PET的推广应用。

关闭窗口   
www.chinapqc.com
关于我们 | 广告服务 | 汇款方式 | 法律申明 | 网站地图 | 联系我们
Copyright @2018 电能质量治理网--打造权威的电能质量行业网站. All Rights Reserved
沪ICP备15038545号(征求网站投资合作,广告联系:Chinapqc@21cn.com
..................... .