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1、 毕 业 设 计 (论 文 )课 题 名 称 高 频 变 压 器 的 建 模 与 仿 真 学 生 姓 名 学 号 系 、 专 业 电 气 工 程 系 、 0 级 电 气 工 程 及 其 自 动 化 指 导 教 师 职 称 讲 师 2013 年 5 月 15 日邵阳学院毕业设计（论文）I摘要高频变压器是一种含有电力电子变换器且通过变压器实现磁耦合的变换装置，它通过电力电子变换技术和变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。其区别于传统电力变压器突出的特点在于体积小、重量轻，可以实现对变压器原副方电压幅值和相位的灵活控制，可以满足未来电力系统的很多新的要求。因此，对其拓扑结构和控制策略开展研究是很
2、有必要的，具有十分重要的理论意义和应用价值。本文首先介绍了高频变压器的几种典型实现方案，即AC/AC、AC/DC/AC 两种拓扑形式。其中重点介绍了 AC/DC/AC 拓扑形式，并对其各组成部分的拓扑结构与控制策略进行了详细的分析。对新型高频变压器的原边实施了 SPWM 调制策略，并对这种方案进行了 Matlab/sirnulink 仿真研究，并对仿真结果进行了分析，验证了方案的正确性。关键词：高频变压器；拓扑；建模仿真邵阳学院毕业设计（论文）IIAbstractThe high 一 frequency Transformer is a convertible device which con
3、tains power Electronic converter and makes use of transformer realizing the magnetism coupling , it converts voltage and transfers energy by Power electronic technology and the high一 frequency transformer Its Prominent characteristic is smaller And lighter than the traditional transformer, a flexibl
4、e control for the main and Subsidiary side voltage amplitude and Phase can be also achieved respectively, it can Satisfy many new requests of future Power system. Therefore, it is necessary that Study its topology structure and the control schemes.Firstly, some typical schemes of the high 一 frequenc
5、y Transformer areGeneralized in this paper, and the topology structure and control strategy of high 一frequency Transformer Subassembly are analyzed in detail.SPWM strategy has been Put in the main side of high 一 frequency Transformer, under the grid with non-ideal brought Out the feedforward and fee
6、dback compensation control, and carried out Matlab/Simulink emulation. Key words：High 一 Frequency Transformer (HFT)；Topology；Modeling and simulation目 录摘要Abstract1 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 当前国内外研究现状3 1.3 高频变压器的应用及其前景41.4 本文的主要工作52 高频变压器的拓扑结构及工作原理6 2.1 高频变压器的工作原理62.2 高频变压器的拓扑结构93 高频变压器的电路结构及控制方式123.1 高频变
7、压器的基本结构123.2 输入级电路及控制方式123.3 隔离级电路及控制方式183.4 输出级电路及控制方式214 建模仿真及结果分析284.1 MATLAP/Simulink 简介 284.2 建模仿真及分析29总结33参考文献34致谢37邵阳学院毕业设计（论文）11 绪论1.1 课题研究的背景和意义我国电网建设己经颇具规模，但总体而言结构还是较为薄弱，加上装机容量不足，负荷高峰时段电力系统往往处于零备用运行，电网安全受到极大威胁。同时，我国处于全国联网的初期，联网要经过一个由弱到强的过程，交流弱联系统的安全稳定问题十分突出。由于部分电网 500 千伏网架薄弱，为保证电网可靠性，被迫采用
8、500 千伏与 220 千伏电磁环网运行，电磁环网问题影响了输电能力的充分发挥，使输电断面的稳定水平降低。与之相对的是，随着信息技术飞速发展，信息社会对供电质量提出了新的挑战，用户对电能质量以及供电可靠性提出了更高的要求。如何在现有电网结构的基础上尽量避免故障，保证供给用户可靠和合乎标准的电能，确保用户电气设备的安全经济运行已成为急需解决的课题。另外，当今世界对环境保护和可持续发展问题也日趋关注。传统的煤炭、石油等矿物能源储量有限，在若干年后都将开采殆尽，积极利用新能源和可再生能源发电已成为社会发展的必然要求。太阳能发电、风力发电以及小水电等分布式发电系统在整个能源结构中的比重逐步上升，并有望
9、将成为今后的主要能源来源。分布式电源容量小，分布广，交直流电源兼有，且电源电压或频率具有较大的波动性,如何有效可靠地将它们融入电力系统也是今后需要解决的问题之一。电力变压器自 19 世纪被发明以来，已经成为输配电系统的基本组成设备，数量巨大。目前，传统的电力变压器通常采用铁芯油浸式，具有制作工艺简单、可靠性高等优点，但是缺点也十分明显，包括：体积、重量大，空载损耗较高，变压器油对环境存在威胁，其主要作用是变压和隔离，功能比较单一，铁芯饱和时，会产生谐波，在投入电网时还会造成较大的励磁涌流。此外，传统铁芯变压器过载时易导致输出电压下降、产生谐波；变压器两侧发生故障时，故障电流、电压容易通过电磁藕
10、荷传播，从而导致故障扩大；带非线性负载时，畸变电流通过变压器藕合进入电网，造成对电网的污染；电源侧电压受到干扰时，又会传递到负载侧，导致对敏感负荷的影响；使用绝缘油造成环境污染；当系统瓦解或者过载时需要配套的相关设备对其进行保护。由此可见，在电网结构薄弱，受到扰动影响较大时，传统变压器无法起到抑制扰动，增大系统阻尼，提高电能质量，满足用户的要求的作用。另外，由于无法控制流经常规变压器邵阳学院毕业设计（论文）2电能的电流、电压与频率，传统变压器无法灵活地将各种分布式电源接入电力系统。基于以上原因，国内外研究人员近年来都在积极探索研究新型的电力变压器。而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
