电子变压器原理及作用

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电子变压器原理及作用

一、电子变压器简介

        　　电子变压器（PowerElectronicTransformer，PET）又称电子电力变压器（ElectronicPowerTransformer，EPT），固态变压器（SolidStateTransformer，SST）和柔性变压器（FlexibleTransformer，FT），是一种通过电力电子技术实现能量传递和电力变换的新型变压器。对现有的电力电子变压器拓扑结构进行分析和总结，可以对电力电子变压器作出如下定义：所谓电力电子变压器，是一种将电力电子变换技术与基于电磁感应原理的高频电能变换技术进行结合，实现将一种电力特征的电能变换为另一种电力特征的电能的静止电力设备。这里所说的电能的电力特征主要是指电压（或电流）的幅值、频率、相位、相数、相序和波形等方面。

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二、电子变压器分类

        　　A按工作频率分类：

        　　工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz

        　　中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz

        　　音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz

        　　超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz

        　　高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。

        　　B按用途分类：

        　　电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器

        　　音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器

        　　脉冲变压器：工作在脉冲电路中的的变压吕，其波形一般为单极性矩形脉冲波

        　　特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器

        　　开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器

        　　通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器

三、电子变压器特点

        　　①体积小，重量轻；

        　　②用空气可冷却，不需绝缘油进行隔离，减少污染，且维护方便，安全性好；

        　　③能够使变压器的副方输出恒定幅值的电压；

        　　④能够改善电能质量，可以得到正弦波形的输入电流、输出电压且能够实现单位功率因数，且变压器两侧的电压、电流均可控，因而能任意调节功率因数；

        　　⑤具有断路器的功能，大功率电力电子器件可瞬时（在微妙级时间内）关断故障大电流，省去了继电保护装置。

四、电子变压器原理

        　　电力电子变压器是一种将电力电子变换器（整流器、逆变器）和高频变压器相结合，实现传统电力变压器电气量变换、能量传递以及系统隔离等基本功能的输配电装置。由于目前应用于电力系统的功率器件，无论在容量还是耐压等级方面，都较输电系统低，所以预计电力电子变压器未来在电力系统应用应首先在配电领域实现。

        　　电力电子变压器的电力电子变换器（整流、逆变器）应包括主电路和控制电路两部分组成。对于配电系统的变压器，为了与常规电力变压器一致，所以将与电源侧相连的电力电子变换器及与其对应的高频变压器的相应绕组定义为一次侧；将与负荷侧相连的电力电子变换器及与其对应的高频变压器的相应绕组定义为二次侧。二者之间通过高频变压器相连。

        　　工作原理为：在一次侧，工频母线高压通过电力电子变换器的作用变成高频交流方波，即一次侧将电压的频率提高，实现升频的作用。由于变压器的体积与铁芯材料饱和磁通密度和绕组最大容许温升有关，饱和磁通密度大的变压器的体积也大。而铁芯材料的饱和磁通密度又和变压器的工作频率成反比，所以一次侧电力电子变换器的升频作用，可以提升铁芯材料的利用率，以减小变压器的体积，节省变压器所占空间。这也是电力电子变压器相比于传统电力变压器的一大优点。

五、电子变压器作用

        　　在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。

        　　六、12v电子变压器电路图

        　　该电子变压器工作原理与开关电源相似，由VD1～VD4把市电整成直流，再把直流整成几十千赫兹的高频电流，然后用铁氧体变压器对高频、高压脉冲降压（如图所示）。图中R2、C1、VD5为启动触发电路。C2、C3、L1、L2、L3、VT1、VT2构成高频振荡部分。

VD1～VD4为1N4007型整流二极管，VD5为32V的触发二极管。L1、L2、L3分别绕在H7×4×2立方米的磁环上，相位如图中所示。L4、L5绕在H31×18×7立方米的磁环上，VT1、VT2选用耐压BVceo≥350V的大功率硅管。其它元件无特殊要求。

        　　该电子变压器正常工作时，A点工作电压约215V，B点约108V，C点约10V，D点越25V。如果不振荡，检查VT1、VT2及L1、L2、L3的相位是否正常。改变L5的匝数即可改变输出高频电压。

        　　元件序号参数：R1/1Ω/1WR2/200K、C1=0.01/100V、C2C3/0.47/250V、C4C5/1000P/1KV。VT1VT2/C3039L1L2/6T、L3/1T

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一种将电力电子变换技术与基于电磁感应原理的高频电能变换技术进行结合，实现将一种电力特征的电能变换为另一种电力特征的电能的静止电力设备