电子电力变压器控制策略

　　摘 要：电子电力变压器也被称为固态变压器，近几年来，随着电子电力技术的不断发展和进步，电子电力变压器作为一种新型的电网配电变压装置，逐渐引起了人们的关注。与此同时，随着电子电力变压器应用范围的不断扩大和优势的不断显现，业界对电子电力变压器的研究也在加深。基于此，文章从电子电力变压器的工作原理着手，对其控制策略进行了研究。

　　关键词：电子电力 变压器 控制策略

　　电子电力变压器作为一种静止的电力设备，它主要是由电子电力变换器和中(高)频变压器所构成的，同时还具有体积小、重量轻、成本低、供电电压稳定性高、工作损耗低等多方面的优势，有效的保证着供电的质量。经过一个多世纪的发展和变化，可以毫不夸张的说，今天的电子电力变压器不论是工艺，还是性能都达到了一个从未有过的高度，但是这些优势的显现和应用性能的良好实现，都需要通过对电子电力变压器采取有效的控制策略来实现。在这种情况下，加强对电子电力变压器控制策略的研究，这对电子电力变压器的应用程度的提升，以及供电质量的保证都有着积极的作用。

　　1 电子电力变压器的工作原理

　　从理论的角度分析，电子电力变压器是一种含有电力电子变换器，并能通过高频变压器来实现磁耦合的一种输变电装置。在结构组成上，它主要是由初级或次级功率变换器，以及能够连接着两者之间的高频变压器所组成的，其中，初级和次级功率变换器主要是为了实现波形控制，而高频变换器则是为了提供变压、原、副方系统的隔离。

　　从电子电力变压器的设计思路出发，其主要源于具有高频连接的AC/AV变换电路，基本的工作原理如图一所示。从电子电力变压器工作原理中可以发现，电子电力变压器的运转是通过电子电力变化技术来实现的，它先将原方的工频输入信号通过电子电力转化成高频信号，然后由高频信号在通过中间高频隔离变压器后耦合到副方，再利用电力电子变换器变换成工频信号。电子电力变压器的运行中，高频变压器具有变压和隔离的功能，同时，受贴心式变压器体积和频率呈反比的影响，因此高频变压器的体积是小于工频变压器的，整体的工作效率也更高。

　　2 电子电力变压器控制策略分析

　　电子电力变压器的控制是一个非常复杂的过程，很多人对它的理解都比较浅显，其实电子电力变压器的控制就是对其组成设备的矩阵变换器进行控制，而要想实现良好的控制效果，还需要采取有效的控制策略，对此，本文主要对以下三种控制策略进行了分析。

　　2.1 矩阵变换器的SPWM电压控制

　　所谓SPWM指的就是正弦脉调制技术，它主要应用在矩阵变换器中，在不需要进行复杂推导和计算的过程中就能控制开关函数，是一种非常简单、有效的控制策略。矩阵变换器的控制主要是根据输入电源、电压的不同相位状态，从所有开关中选择参与逆变的几个开关，然后采用SPWM信号来控制相应一组开关逆变器输出的方式实现控制的。从开关元件的工作方式分析，SPWM具有单极性和双极性两组控制方式，两组控制方式相比，单极性控制方式所输出的电压基波分量是不足双极性控制的，电压的利用率也比较少。不仅如此，双极性逆变器还具有滞后性小、输出电流比较连续、紧密的优势，这些都是单极性控制所无法企及的。因此，在矩阵变换器的SPWM电压控制中，最好选择双极性控制方式。

　　2.2 矩阵变换器的补偿控制

　　在电子电力变压器中，因矩阵变换器的输入电流和输出电压都是正弦波，因此，它是不具有中间储能环节的，并具有结构小、效率高、结构紧凑和谐波污染小的优势，也正是受这些因素的影响，矩阵式变换器目前已经成为了交互研究的热点。从矩阵变换器的控制研究方向分析，它主要集中在补偿控制的交流传动上。矩阵变换器的补偿控制具有前馈补偿和反馈补偿两种方式，其中前馈补偿是一种不完全性的补偿方法，对于输入扰动影响输出信号的干扰，以及负载和逆变缓解各种干扰对输出电压的影响都是无法完全消除的，因此在必要情况下，还需要通过反馈控制来实现效果。从反馈补偿控制示意图可以发现，反馈控制采用了瞬时值闭环控制，所构成的闭环控制能够有效的补偿前馈补偿控制的不足。

　　2.3 前馈补偿控制策略

　　从以上的分析中可以发现，SPWM技术是在面积等效原理下进行的，一旦逆变器输出电压处于平稳直流高压时，控制目标只需要通过控制常量m就能实现。从常规脉宽调制的基础出发，对脉冲宽度的适当补偿需要根据电压包络的变化情况来决定，然后让脉冲宽度根据虚拟直流电压UD的变化而改变，这样才能更好的实现低频脉动分量对逆变器输出的补偿影响。从矩阵变换器中SPWM电压控制可以发现，通过比较单级性控制器中的参考正弦功率开关的驱动信号，以及双极性三角载波，能够有效的得出功率开关的驱动信号，而这个驱动信号只需要从正弦高于两个三角载波斜边交点的宽度中就能得到。需要注意的是，在这个过程中，还需要一个欲调系数来对需要参考的正弦进行预调，并将参考的正弦转换为能够随着虚拟直流电压变化而变化的变幅波，然后调节控制m系数得到准确的脉冲信号。通常，完成常规二次调制后，对三角波和输出电压进行比较就能得出含有补偿因素的脉冲信号。

　　3 结语

　　综上所述，电子电力电压器作为一种新型的能量转换设备，它具有的优势是多方面的，但是，在具体的应用中，要想使电子电力变压器具有良好的输出性能，这就需要采取有效、科学、可行的控制措施进行补偿，而控制补偿工作的进行还需要根据电子电力变压器所面临的环境来决定。同时，电子电力变压器只有不断的提升控制技能，其所具备的性能才能得到更高的提升，应用的范围才能得到扩大，这是电子电力变压器未来控制技术的重点研究方向。

　　参考文献

　　[1]赵刚，赵冬.电子电力变压器控制策略研究[J].黑龙江科技信息，2013，12(23)：123.