电子电力变压器研究

1绪论    1

1.1电子电力变压器研究的背景和意义    1

1.2电子电力变压器的特点    2

1.3电子电力变压器的应用及其前景    3

1.4本文的主要工作    4

2电子电力变压器原理及实现方案    5

2.1电子电力变压器的工作原理与实现方案    5

2.1.1直接AC/AC变换的EPT    5

2.1.2电子电力变压器的输入环节    8

2.2电子电力变压器主回路设计    9

2.2.1电子电力变压器的输入环节    9

2.2.2电子电力变压器的中间隔离级    13

2.2.2电子电力变压器的输出级    14

2.3本章小结    16

3电子电力变压器相关问题研究    17

4 结论    20

参考文献    21

致谢    22

1绪论

1.1电子电力变压器研究的背景和意义

我国电网经过几十年的建设已经颇具规模，但总体而言结构还是较为薄弱[1]，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。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500千伏与220千伏电磁环网运行，使输电断面的稳定水平降低。与之相对的是，用户对电能质量以及供电可靠性提出了更高的要求，尤其是近几年，信息技术飞速发展，信息社会对供电质量提出了新的挑战。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。同时由于我国常规能源资源的有限性和环保的巨大压力，能源建设必须走节电和开发利用可再生能源之路。一些新能源和可再生能源技术迅速地实现了商业化，主要有五种：小水电、光伏发电、风电、生物质能、地热发电。特别是风力发电和光伏电池，以令人惊叹速度蓬勃发展。为了让可再生能源的市场以更快的速度增长，必须使其可靠性和成本达到传统供电系统的水平。为了提高能源的安全性和使用效率，分布式发电系统、电能质量控制的研究和开发也得到了人们普遍的关注。在几乎所有的可再生能源发电系统中，都涉及到一系列的大功率、高效、高质量的能量转换和控制，因为可再生能源既可产生直流电，也可产生频率变化的交流电，它们必须通过功率变流器，产生与电网频率、相位、电压幅度一致的能量，才可以直接供给用户或并入电网。电力变压器自19世纪被发明以来[2]，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、可靠性高等特点。配电变压器通常采用铁芯油浸式或者干式，这两种变压器的突出优点是可靠性和效率都很高，同时油浸式的还具有价格低廉的特点。但是这种变压器也存在如下的缺点[3]：

(1) 体积、重量大，变压器绝缘油会带来环境问题，不易维护；

(2) 由于铁磁元件的非线性特性，当变压器铁芯出现磁饱和时，会造成系统中电压电流的波形畸变，产生谐波污染；

(3) 不能维持变压器副方电压恒定，随着负载的增大，变压器副方电压随之下降；

(4) 由于变压器副方电压波形和原方电压波形的紧密耦合以及原方电流决定于负载电流，因此会在电网侧和负荷侧都带来电能质量方面的问题；

(5) 负荷侧发生故障时，不能隔离故障，从而导致故障扩大；

(6) 需要配套的继电保护装置；

(7) 控制功能有限，不具备对电压、电流的连续调节和综合控制功能。

在这一背景下，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型变压器――电子电力变压器（Electronic Power Transformer，EPT）得到了越来越多的关注。

     电子电力变压器是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置，它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。电子电力变压器的突出特点在于通过电压源变换器对其交流侧电压      幅值和相位的实时控制，实现变压器副方电压、原方电流以及功率的灵活调节。因此，可以满足未来电力系统很多新的要求，包括：更高的稳定性，实现更加灵活的输电方式，整合各种交直流分布式电源，以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。作为输配电系统最基本的组成设备，这种新型变压器具备解决电力系统中面临的许多新课题的潜力，有广阔的应用前景。

1.2电子电力变压器的特点

EPT的设计思路来自于一种具有高频连接的AC/AC变换电路[4]，其基本工作原理是通过电力电子变换将变压器原方的工频交流输入电压变换为高频信号，经高频变压器耦合到副方后，再经电力电子变换还原为工频交流输出，其基本工作原理框图如图1.1所示。

图1.1 EPT的基本工作原理图

与常规的铁芯式变压器相比，电子电力变压器具有如下优点：

(1) 体积小，重量轻，无环境污染；

(2) 运行时可保持副方输出电压幅值恒定，不随负载变化；

(3) 始终保证原、副方电压电流为正弦波形，并且原、副方功率因数任意可调;

(4) 具有高度可控性，变压器原副方电压、电流的幅值和相位均可控；

将电子电力变压器应用到电力系统后，将会给电力系统带来许多新的特点，有助于解决电力系统中所面临的许多新课题，主要表现在如下几个方面：

第一，EPT作为一种高度可控的新型输电设备，其原副方电压的幅值和相位均可控，且可关断故障大电流，这一特点应用到电力系统后，将有望大幅度提高系统的稳定性。

第二，EPT交直流环节兼有，所以可灵活地将各种分布式电源接入电力系统。

第三，EPT具有高度的可控性，广泛应用后，将能够在保证系统稳定性的条件下实现对潮流的实时灵活控制。

第四，与EPT相联的同步发电机可实现异步化运行。当系统发生故障时，发电机可实现短时异步化运行而不会与系统解列，提高系统的安全稳定性和供电可靠性。

第五，当前电网中如谐波、电压跌落，闪变等电能质量问题日趋严重，将EPT用于配电系统后，将能够起到电能质量调节器的作用。

1.3电子电力变压器的应用及其前景

电子电力变压器能够应用于电力系统的多个领域。将EPT应用于输电系统中取代发电机——变压器组中的传统变压器后，利用其原副方电压的幅值和相位均控，可关断故障大电流的特点能够提高系统稳定性；当将其应用于配电系统中时，EPT既具有变压器的一般的功能，如电能传输、隔离变换等，又具有抑制谐波向流动、防止负载侧出现故障影响电源电压、消除电压跌落与升高以及过电压、欠压等电源侧电压的干扰对负荷的影响，对各种电量进行监测、显示、分析处理来判各种异常情况,以对其自身和系统进行保护并给出报警信号和故障类型等特点，因而可以通过EPT向那些对电能质量敏感负荷供电，如造纸厂、纺织厂、挤塑机、生精密机械的汽车零件制造、大型泵体锻造企业以及半导造业、银行、电信、军事、医疗、化工等领域，进而产生巨大的社会和经济效益。此外，由于EPT还具体积小、重量轻、空载损耗小等优点，它还可以应用在对设备的体积、重量有特殊求的场合，如航海、航空、航天等领域。自上世纪末以来，随着社会经济的高速发展，世界各国对电能的需求进一步加强，对电网安全和线路承载能力的压力也随之加大，在这一背景之下，灵活交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS）技术应运而生。其主要内涵为利用大功率电力电子元件替代传统阻抗控制元件，功角控制元件和电压控制元件上的机式控制开关，从而使电力系统中影响潮流分布的三个重要参数电压，阻抗及功率角以按照系统的需要迅速调整，在不改变网络结构的基础上，使电网的功率输送能力及潮流和电压的可控性大为提高[5]。该理论的一些重要应用如可控串补，综合潮控制器等器件在电力系统中正发挥着重要的作用。因此，有理由相信电子电力变压器将成为FACTS设备家族中的新成员，其理论研究成果也将会FACTS理论的丰富和发展做出贡献。

1.4本文的主要工作

本文的主要目的是在综合了解国内外电子电力变压器研究的基础上，对电力电子变压器进行初步的研究和分析。本文的主要内容为：

1.提出电子电力变压器的工作原理与实现方案；

2.研究电子电力变压器的输入环节；

3.研究电子电力变压器的隔离环节；

4.电子电力变压器的输出环节；

5.提出有待进一步研究的方向。

2电子电力变压器原理及实现方案

2.1电子电力变压器的工作原理与实现方案

电子电力变压器（Electronic Power Transformer，EPT）是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。其基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还原成工频信号，即降频。通过采用适当的控制方案来控制电力电子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能。由于中间隔离变压器的体积取决于铁芯材质的饱和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与工作频率成反比，这样提高其工作频率就可提高铁芯的利用率，从而减小变压器的体积并提高其整体效率。

根据在电力电子变换过程中是否存在直流环节，电子电力变压器的具体实现方案可分为两种形式[6]：一种是在变换过程中不含直流环节，即直接AC/AC变换；另一种是在变换过程中存在直流环节，即AC/DC/AC变换。

2.1.1直接AC/AC变换的EPT

如图2.1所示为直接AC/AC变换的EPT原理框图，这种方案具有变换环节少，结构简单的特点，可以较大幅度的减小变压器的体积和重量，但是其可控性不强。该结构为1970年美国GE公司的W.McMurray首先提出，其变换电路图如图2.2，工作原理为：原方开关和以高频交替导通，且通断时间相同，这样低频交流或直流输入信号就被调制成高频信号后再经过高频变压器耦合到副方，副方开关和的开通和关断与和同步，仅在相位上相差角度θ，通过控制相移角θ即可控制变换器输出电压的幅值。当开关为理想开关且相移角θ=时，副方电压波形即是对原方波形的还原。当相角θ≠时，需在变压器副方装设输出滤波器才能得到正弦波电压。

图2.1直接AC/AC变换的EPT原理框图

图2.2具有高频连接的变换电路

美国德州A&M大学的Moonshik Kang和Enjeti提出了一种基于直接AC/AC变的电子电力变压器的结构，其一相电路结构如图2.3所示。

这种电子电力变压器的首要设计目标是减小变压器的体积和重量并提高其整体效率，其工作原理为：工频信号首先被变换为高频信号（600Hz到1.2kHz）后通过隔离变压器耦合到其副方，高频信号随后又被同步还原为工频信号。由于在其他条件不变的情况下，变压器的体积同通过其的电流频率成反比关系，因此当其工作频率由60Hz提高到1.0kHz后，变压器的输送容量可提高3倍，效率也有所提高。同W.McMurray所提出的高频变换相似，这也是一种相控变换器，当调整相移角θ时也可以有限度的改变输出电压基波的幅值，但当θ≠时，也需额外加装输出滤波器。但这种方案使用的器件数较多，相应成本高，器件的电压、电流应力较大，同时可控性不高，变压器副方波形基本是对原方波形的还原，难以对电能质量的改善作出贡献，并且原方功率因数不可调。

图2.3直接AC/AC变换的电子电力变压器

针对较小功率的应用场合，为简化结构，降低成本。M.D.Manjrekar和R.Kieferndorf等人在buck-boost变换器的基础上提出了一种采用反激变换器的电子电力变压器其电路如图2.4所示。

图2.4基于buck－boost变换器结构的电子电力变压器

该结构的工作原理为：功率开关，和和，和的控制信号同步，当功率开关断开时，变压器原方电源对电感和电容充电，当功率开关闭合时，原方电感和电容的能量通过高频变压器耦合到副方，对副方电容充电，当功率开关断开时，副方电容对负载供电。当工作于一定占空比D时，输出电压和输入电压的关系为：

                            (2.1)

图中，构成了LC滤波器以减小变换器对电源注入的谐波电流。这种方案的特点是减少了中间环节，结构和控制环节简单，功率器件数少，成本低，但由于在工作过程中电流会产生断续，会造成器件两端出现尖峰电压，并使输出电压谐波较大，这使得该结构不适应于大功率应用场合。

2.1.2电子电力变压器的输入环节

EPT的另外一类实现方式可以概括为在变换过程中含有直流环节，通常是在高频变压器原副方均采用AC/DC/AC变换，其典型的实现方案框图如2.5图所示, 其工作原理为：工频交流输入经三相全控整流器变换为直流，再通过一个单相全桥逆变电路被调制成为高频方波后加载至高频变压器；在变压器副方，高频方波还原为直流电压后再逆变为所需的交流输出。

图2.5含直流环节的EPT框图

该方案由于采用了整体变换结构，所以结构比较简明，功率器件数相对较少。但同时要求高压侧功率器件有较高的电压等级并且需多级串联，使相应的成本提高，设计难度加大。不过，随着单个器件耐压水平的提高，这种结构在将来还是有应用前景的。如图2.6所示为一种带直流环节的EPT的实现方案.

图2.6基于AC/DC/AC变换器的EPT

1999年Ronan和Sudnoff提出的一种降压变压器方案如图2.7所示是三级结构组成的EPT。

图2.7三级结构的EPT

它是一种模块化的串并联结构，包括：输入级，隔离级和输出级。输入部分由若干模块串联而成，这样均分到每一模块上电压比较低，采用低压器件即可满足要求。输入级各模块为单位功率因数整流器。交流电压通过输入级变换为直流，隔离级将直流变换为高频方波经高频变压器后又还原为直流，隔离级的输入直流信号并联后接入输出级，输出级将直流逆变为工频信号。本方案是一种比较经济、实用、可行性较高的方案。

2.2电子电力变压器主回路设计

EPT的输入环节功能为将系统交流电转换为直流，以便下一环节的高频调制。目前采用的常规整流环节多为二极管不控整流或者晶闸管相控整流电路，因而对电网注入了大量的谐波以及无功，造成了严重的电网“污染”。而将PWM技术引入整流器的控制中，可以使得整流器电网侧电流正弦化，大大降低低次谐波，可控制功率因数为0至1之间任意值，并支持能量双向流动[7]。同时，和晶闸管相控整流器一样，其输出直流电压也可控。

2.2.1电子电力变压器的输入环节

在图2.8所示三相桥式交流－直流变换器电路中，交流电源三相电压、、经电压L和线路电阻R接到三相全控桥式变换器。~为6个有反并联二极管的自关断器件。输出端接大电容C及后级电路，直流侧电压为平稳的直流，三相桥式变换器交流输入端交流相电压为、、，电流为、、，如果交流电源电压为

                  (2-2)

式中为交流电源相电压有效值。

图2.8三相PWM整流器电路

则理想的交流——直流变换应该是

                （2-3）

式中是交流电源流入双向变换器的电流有效值。是滞后的功率因数角。

理想的三相桥变换器交流侧相电压应是：

               （2-4）

式中是三相桥式交流输入端相电压有效值，δ是落后的相位落后角，各矢量关系如2.9图。

图2.9各矢量关系图

电压、电流矢量关系为

                        (2-5)

式中电感L的电抗X=ωL，图中取横轴为d轴，纵轴为q轴。变换器交流输入端电压矢量的d.轴分量和q轴为分量为

        (2-7)

             (2-8)

如果忽略电阻R，则

                                             (2-9)

无功电流

       (2-10)

               (2-11)

有功电流  

复数功率的定义是：电压矢量与电流共轭矢量的乘积。图2.9中，

I                           （2-12）

因此再利用（2.10）式得到有功功率P和无功功率Q:           （2-13）

                （2-14）

定义是交流电源流入双向变换器的电流，是滞后的功率因数角，图中矢量关系为滞后于的角度为角，即为正值，因而滞后的无功电流为正值，滞后的无功功率Q为正值，表示电源输出落后于电压的电流电源向变换器输出滞后的无功功率，若超前一个角度（在横轴上方），则为负值，那时为负值，Q为负值，表示电源输入超前于电压的电流，电源向变换器输出超前的无功功率，或交流电源从变换器处得到（输入）滞后的无功率。

当变换器交流输入端电压滞后于时，即滞后角δ为正值时，式（2.13）、式（2.14）的有功电流为正值，P为正，表示交流电源输出有功功率，经AC/DC变换器输出直流电能给直流负载，变换器工作于整流状态；反之当变换器交流输入端电压的相位超前时，那时滞后角δ为负值，为负值，P为负，表示交流电源输入有功功率，即AC/DC变换器将直流电源电能变为交流电能反送给交流电源，变换器工作于逆变状态。当电压较大，以致为负时，则为负，Q为负，即交流电源向AC/DC变换器输出容性（超前）无功电流、无功功率、或交流电源从AC/DC变换器输入感性（滞后）无功电流、无功功率。当电压较小， <时，为正，Q为正，即交流电源向AC/DC变换器输出感性（滞后）无功功率、无功功率，或交流电源从AC/DC变换器输入容性（超前）无功电流、无功功率。因此，两个交流电源如图2.9中的和,它们之间的有功电流、有功功率P总是从相位超前的电源流向相位滞后的电源。电压数值高的电源才有可能向电压低的电源输出滞后的感性无功电流和感性无功功率Q。

因此由式(2.10)、式(2.13)、式(2.14)可知，控制的大小和相对于的相位角δ，即可控制、的大小和正、负值，控制P的大小和方向(正、负)。

图2.8中在一定的负载阻抗情况下，输出直流电压的大小取决于有功功率P与负载消耗的功率之间的平稳关系，增大P，自然升高，反之，降低，在一定的负载情况，保持P恒定，随之恒定不变，调节P也就调节控制了输出电压。

综上所述，只要能对图2.8中的AC/DC变换器进行实时、适当的控制，能使变换器交流端的三相电压为互差的正弦波，控制三相变换器交流侧电压的大小和相位，那么图2.8所示的变换器就是一个理想的AC—DC双向功率变换器。

2.2.2电子电力变压器的中间隔离级

中间隔离级由中频干式变压器充当，中频隔离变压器不仅要完成高、低压的隔离，还要实现降压变换。中频变压器把输入的中频方波耦合到副方，由输出级进行变换处理。其原方有多个输入绕组，数量与输入级串联的功率模块数匹配，副方只有一个绕组，结构示意图如图2.10所示。

图2.10隔离变压器示意图

变压器的容量S可以表示为

                     （2-15）

其中K为铜饱和因数，f为变压器工作频率，为铁芯面积，为绕组面积，J为导体的电流密度，为最大的磁通密度。因此，变压器的体积与f、J、成反比:

                         （2-16）

因此当电流密度和磁通密度一定的时候，提高工作频率可以大大减小高频变压器的体积和重量，从而减小了电子电力变压器的体积和重量[8]。但同时，变压器的单位重量的铁芯损耗可以表示为：

                     （2-17）

式中，是铁芯损耗系数，是频率指数。

由上式可见频率的升高会引起铁芯损耗的增加，为了减少损耗，需要降低磁通密。所以综合而言，为了达到最佳效果，必须优化设计频率与磁通密度之间的关。在这里，我们选用的工作频率为1kHz左右。中频变压器的铁芯材料与常规变压器不同，通常采用非晶合金材料。非晶材料磁强(饱和磁感应强度可达1.4T～1.7T)、软磁性能优于硅钢片。最适合替代硅钢片，为用于10kHz以下的变压器的铁芯。非晶材料主要有铁基非晶合金、铁镍基非晶合、铁基纳米合金(超微晶合金)等，其特点有：高强韧性，优良的磁性及灵活的处理艺。

2.2.3电子电力变压器的输出级

输出级由一个与输入级功率模块电路结构相似的变换器构成，如图2.11所示。

图2.11输出级功率变换模块

由于从中间隔离级来的信号是中频方波，因此输出级的整流环节有两种选择：当EPT用于功率双向流动的场合，利用IGBT与反并联二极管来实现；当EPT用于功率单相流动的场合，利用普通(快速)二极管不控整流即可获得很好的变换效果。在逆变环节，采用SPWM逆变控制技术将直流变换为工频交流，经过滤波后就可以输送给用户。输出级逆变环节采用电压型单相全桥逆变电路。其中、同时通断；、同时通断。、有驱动信号时，、无驱动信号。反之亦然。如果在0到期间，、有驱动信号，、截止，则输出电压。在到期间，、有驱动信号，、截止，。因此，输出电压是宽的方波电压，幅值为。其电压瞬时值和有效值分别为：

                    (2-18)

                  (2-19)

其基波分量有效值可表示为：

                        (2-20)

从(2.18)式可以看出，逆变器的输出除了含有基波以外，还含有一定数量的低次谐波，为了保证输出的电能质量，采用SPWM调制方式来消除这些低次谐波是一种有效的手段。

冲量等效原理表明：大小，波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。大小，波形不同的两个窄脉冲电压作用于L，R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，则它们所形成的电流响应就相同。

如图2.10所示，将图中正弦波电压的上半波所围成的区域分为A—E五个部分，当其面积与图中断续的直流电压与时间轴围成的5个区域面积分别相等时，可以认为)与等价。

图2.10用SPWM电压等效正弦电压

要使图2.12中SPWM电压波在每个小时间段内都与该时间段内的正弦波等效，除了每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲还必须很窄，就要求脉波数量足够多。脉波数越多，不连续的多脉波电压就越等效于正弦电压。对于单相逆变电路而言，只要用形如电压波形的信号来控制开关和的导通与关断，用与之完全相反的信号来控制开关和，就可以在负载上得到如图2.12一样的电压波形。令每个正弦波周期内窄脉冲的数量为N，分析和计算表明，形如的SPWM波中最低次谐波的阶数为N-3。

由此，在将输出电压经过PWM调制以后，可以消除大部分的低次谐波，而剩下的高次谐波则可以通过外加LC滤波器消除。

2.3本章小结

本章研究了电子电力变压器的基本原理，比较了几种EPT的实现方案，在此基础上提出了一种新的三级结构的EPT实现方案，它包括输入级，中间隔离级和输出级。这种结构的EPT可以实现功率的双向流动，具有高供电电能质量、高供电可靠性以及适合大功率传输等突出优点。

3电子电力变压器相关问题研究

随着电力系统的电压等级越来越高，而电力电子器件的耐压等级远低于系统的电压水平，因此在许多场合电力电子器件不能直接应用于电力系统，必须通过串联来实现。串联实现方式有两种：器件直接串联和模块串联。

如图3.1所示为IGBT直接串联方式。由于各IGBT的性能，开关速度等很难做到一致，栅极控制信号，线路元器件参数存在差异，线路存在分布电感，分布电容等因素，IGBT的开关动作就会不一致，从而会造成IGBT在开关瞬间所承受的电压超过其耐压水平而损坏。因而IGBT直接串联使用难度较大。同时要使用附加电路进行静态均压和动态均压，于是电路结构变得复杂，功率损耗加大，而且价格更昂贵。目前电力电子装置中较少使用IGBT直接串联的结构。

图3.1 IGBT直接串联

电子电力变压器采用模块串联的方案来提高器件的耐压等级，如图3.2所示。

图3.2 EPT一次侧结构图

多个结构完全相同的AC-DC-AC变流模块的交流输入级联在一起，因此交流输入电压，是每个变流模块交流输入电压的n倍。

为了方便分析作如下假设：(1)每个AC-DC-AC变流模块的参数完全相同；(2)中频变压器的n个输入绕组完全相同；(3)所有Converter k-2(k=1,2,…,n)的控制以及同步信号完全相同。

当每个模块的直流参考电压相同时，有因此分析电路可简化图3.3所示的三个模块级联。

图3.3三模块串联电路

当图中每个整流器采用相同的控制算法、同步信号和电压参考信号时，有下述关系式立：

式中

因此

                                 (3-1)

                 (3-2)

考虑，可以得到：

                          (3-3)

                          (3-4)

从上式可以得出如下结论：(1)唯一的平衡点处于，(2)如果处于不平衡状态，则会以指数方式返回，且时间常数为τ=C|Z|。由此可见模块串联结构具有很好的电压均分能力。

尽管这种主回路结构的电压转换过程较多，采用的器件数量也比较多，成本相应较高，控制系统的构成也比较复杂。但是，这种技术方案具有高供电电能质量、高供电可靠性以及适合大功率传输等突出优点。

4 结论

电子电力变压器是一种新型的变压器，与常规变压器相比有许多新的特点。首先在结构上EPT是利用电力电子器件来完成的，其次在特性上，除了实现电力系统电压的变换和能量的传递，它还具备电力电子装置的特性。因此，对电子电力变压器的研究不仅涉及到电力系统的安全稳定运行问题和电能质量改善问题；而且包括对电力电子器件的应用等问题，所以电子电力变压器的研制对电力系统具有较重大的意义，本文尝试在以下几个方面开展一些研究工作：

(1)阐述了电子电力变压器的基本原理，比较了几种电子电力变压器的结构方案。

(2)提出了一种新的三级结构的电子电力变压器实现方案，这种结构包括输入级，隔离级和输出级，其中为了提高输入级的耐压等级，采用一种模块串联的方案。对新的结构的特点进行了讨论，同时分别对输入级，中间隔离变压器和输出级的结构进行了简要的分析。

(3)新结构EPT具有功率双向流动的特性，因此要采用全控型器件，输入级采用PWM整流电路。研究了PWM整流器的基本原理，分析了单相电压型PWM整流器的工作过程及向量关系。

(4)对EPT相关问题进行了研究：输入级模块串联均压特性。

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