什么是高频电子变压器

什么是高频电子变压器

2010-01-21 12:11:14| 分类：默认分类|举报|字号订阅

什么是高频电子变压器

2010年01月16日星期六16:12

1 高频电子变压器

什么是高频电子变压器？有一个准确的定义，就是工作频率高的电子变压器，一般工作频率高于 20kHz，就是高频。但是读了杂志发表的几位专业人士的意见后，把本来明确的高频电子变压器的概念，弄得糊涂了。如其中一位专业人士说：“行业内没有人准确下定义，也没有人做过学术的整合，因此，至今也没有一个准确的定义”。其实，高频电子变压器的定义是非常明确的，只不过被杂志上所发表的一些见解误导了。下面为了还高频电子变压器的本来面目，有必要弄清变压器、电子变压器、高频电子变压器的概念，以便消除那些误解。

首先，弄清什么是变压器？以电磁感应原理工作的变压器，是指在线圈原边绕组加交变电压，产生交变磁通，在副边绕组感生输出电压，从而起到传输能量，变换电压（或信号），电气绝缘隔离的作用。

要产生电磁感应，原边绕组必须加交变电压，不可能有直流电压作工作电源的变压器。那种把直流电压作工作电源的说法，是把直流变交流的逆变器，或者变频电源包括在变压器的范围内的一种误解。

只要有电磁感应存在，变压器就可以工作，而不一定要有磁芯，例如，工作频率为MHz级的电子变压器，就是由印刷电路板制作的空心变压器。那种把高频电子变压器说成是“用在具有变频电路中的磁性变压器件”的说法，属于既把变频电路包括在变压器范围内，又认为变压器一定要有磁芯的双重误解。

变压器不论工作频率高低，都是通过电磁感应来传输能量的。传输能量的大小，与变压器所用的材料、结构、尺寸和工作频率有关。如果传输的能量为定值，工作频率高，在一定时间内传输能量的次数多，每一次传输的能量可以少，则变压器用的材料少，结构尺寸小。那种认为变压器传输能量有限，要用高频来增加传输能量的说法，是一种本末倒置的误解。用脉宽调制（PWM）方式改变变压器传输能量和电压大小，只是一种外加控制方法，不单高频变压器可以用，低

频变压器也可以用。那种认为有PWM控制后，高频变压器和低频变压器传输能量方式有差异，高频变压器和低频变压器改变电压的方式有差异的说法，也是一种误解。

其次，弄清什么是电子变压器？电子变压器是在电子电路和电子设备中使用的变压器。如果把范围扩大一些，包括所有电子电路和电子设备中使用的变压器、电感器、互感器等电磁元件。电子并不只限于功率电子（国内更通用的术语是电力电子），还包括工业电子、信息电子、无线电子和微电子，电子变压器虽然区别于电力变压器，但是并不区别于射频信号变压器，也不只限于“开关功率变换器电路中的功率变压器”。功率变压器只是电子变压器中的一种。如果把电子变压器只看成功率变压器，难免会画地为牢。杂志专题特写中有位专业人士发表的有关电感器的内容，岂不是自己否定自己吗？所以，把电子只限于功率电子，把电子变压器只限于功率变压器的说法是一种误解。

再其次，弄清什么是高频电子变压器？现在，对电子变压器工作频率的高、中、低划分有一个通行的说法，即工作频率50Hz或60Hz叫工频，或者在它以下的叫低频；60Hz至20kHz叫中频， 400Hz是中频，而不是工频；20kHz以上叫高频。为什么选20kHz为界限？因为，20kHz是声频上限，超过它就听不见可闻噪声。所以，工作频率超过20kHz，从20kHz起到MHz级、GHz级是高频。那种把“应用频率范围从几十kHz到几兆kHz的”电子变压器的提法，有两个误解：一个是 20kHz，不同于几十kHz。一个是几GHz，不是几兆kHz（作者注：请按规范的词头，不能自己乱造）。工作频率几GHz的开关功率变换电路中的功率变压器，作者未见过国内外的报导，希望杂志能指明其来源。

高频中还可以划分成较高频（20kHz～ 50kHz）、中高频（50kHz～

200kHz）、高频（200kHz～1MHz）、超高频（1MHz以上），但都属于高频，并不因为适用的功率不同，而对高频有不同的理解。那种对不同功率下，高频有不同范围的说法，是一种误解。

2 高频电子变压器的发展方向

高频电子变压器的最大特点就是高频化。从变压器的工作原理来看，提高工作频率，可以减少变压器的体积和重量，也就是实现短小轻薄化，从而提高单位体积（或重量）传输功率，也就是高功率密度化。这些都是高频电子变压器本身固有的特点和直接带来的结果，而不能简单地把高频化、短小轻薄化、高功率密度化，作为高频电子变压器的发展方向。如果提几个“化”的口号，就能“对

电子变压器行业有极大的指导意义”，岂不是太容易了吗？应当从高频化给电子变压器带来一系列问题，通过解决这些问题，从而提高性能降低成本，也就是追求最好的性能价格比为出发点，提出比较详细的发展方向，才可能对行业有一定的指导意义。杂志发表的专题特写中，有些专业人士也发表了一些具体意见，可惜有的没作进一步说明，有的只针对“输出电感器”，即不深入，又不全面，希望杂志能作出比较深入和全面的关于高频电子变压器的发展方向的阐述。

下面作者从高频电子变压器的整体结构、磁芯材料和结构、线圈材料和结构几个方面，提出一些发展方向的意见，供读者参考。

2.1 整体结构

为适应电子设备愈来愈轻薄短小，高频电子变压器一个主要发展方向是从立体结构向平面结构、片式结构、薄膜结构发展，从而形成一代又一代的新的高频电子变压器：平面变压器、片式变压器、薄膜变压器。高频电子变压器的整体结构的发展，不但形成新的磁芯结构和线圈结构，采用新的材料，而且对设计方面和生产工艺方面也带来新的发展方向。在设计方面，除了要研究各种新结构的电磁场分布，如何达到最佳的优化设计，还要研究多层结构的各种问题。在生产工艺方面，要研究各种新的加工方法，从而保证性能的一致性和实现加工工艺的机械化和自动化等。

在MHz级高频电子变压器中，愈来愈多的应用领域采用空心变压器。探讨空心变压器的结构、设计方法、制造工艺和应用特点也是其研究和发展方向。另外，压电变压器等新工作原理的高频电子变压器的研究也是发展方向，经过近十年的研究开发，压电变压器已经在一些领域中得到了实际应用

采用计算机对整体结构方案进行优化和具体设计，是现在各种电子器件的主要发展方向之一，当然也是高频电子变压器的一个主要发展方向。这样可以缩短设计时间，减少材料用量，缩短生产周期，降低成本。

2.2 磁芯材料和结构

磁芯在采用软磁材料，以电磁感应原理工作的高频电子变压器中是最关键的部件。磁芯材料的主要发展方向是降低损耗，加宽使用的温度范围和降低成本。磁芯结构的主要发展方向是如何形成形状和尺寸最佳（对电磁性能、散热、用量和成本等参数）的平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。

现在各种软磁材料，都在不断地改进和开发，以竞争高频电子变压器的

市场。

软磁铁氧体是现在高频电子变压器使用的主要磁芯材料，发展方向是开发性能更好的新品种和降低成本的新工艺。在材料新品种方面，日本 TDK公司在2003年开发出宽温低损耗材料 PC95，在25℃～120℃温度范围内损耗都小于350mW/cm3（在100kHz×200mT条件下）。在80℃时损耗最小，为280mW/cm3。25℃时Bs为 540mT，100℃时，Bs为420mT。还开发出高温高饱和磁密材料PE33，居里点Tc>290℃，在100℃ 下，Bs为450mT。在100℃，100kHz×200mT条件下，Pc≤1100mW/cm3，日本FDK公司，德国 EPCOS公司、Ferrocube公司也开发出类似的高温高饱和磁密材料。

高磁导率材料也有许多新品种，如TDK公司的脉冲变压器用H5C5，μi 为30000左右。抗电磁干扰电感器用HS10，同时具有良好的频率特性和阻抗特性，在500kHz仍具有较高磁导率，虽然初始磁导率不高，只有10000左右。高磁导率高饱和磁密材料DN50，在25℃时Bs为550mT，在100℃时Bs为380mT，μi为5200左右，居里温度Tc≥210℃。

在新工艺方面，自蔓延高温合成法（SHS）是近年来的研究热点，其原理是利用反应物内部的化学能来合成材料。整个工艺极为简单，能耗低，生产效率与产品纯度高，对环境无污染，已经成功合成Mg、MgZn、MnZn、NiZn铁氧体，正在实现产业化。火花等离子烧结法（SPS），可以成功地制成多层MnZn铁氧体和坡莫合金复合软磁材料磁芯，同时具有MnZn铁氧体的高频低损耗特性和坡莫合金的高磁导率高饱和磁密特性，这种复合软磁材料磁芯，将使高频电子变压器的性能明显地提高。其他工艺如自燃烧合成法、快速燃烧合成法、水热合成法、新型水热合成法、机械合金法、微波烧结等，近年来均开展了大量研究，都符合提高性能和降低成本的发展方向。

由于软磁铁氧体的饱和磁密低，在20kHz～100kHz的较高频范围内，性能价格比的优势不如100kHz以上的高频范围那样明显，其他几种软磁材料在

20kHz～100kHz的较高频范围内，与软磁铁氧体展开激烈的竞争。各种软磁材料都有各自的特点，因此，如何在具体的高频电子变压器产品中，充分发挥各种软磁材料的优点以达到更好的性能价格比，是高频电子变压器所用的软磁材料的发展方向。

硅钢的特点是饱和磁密高，性能稳定，价格较低，近年来发展了一系列高频用硅钢，包括超薄带硅钢、6.5％硅钢、梯度硅钢和含铬的硅钢。特别是含

铬的硅钢已经用于25kHz和70kHz的电子变压器中。现在硅钢使用的工作频率已达到325kHz。

高磁导坡莫合金的特点是磁导率高，环境适应性好，但是价格贵，近年来发展的坡莫合金超薄带，使用的工作频率已超过1MHz，在特殊要求的地方和军工设备中使用。钴基非晶合金是现有软磁材料中高频损耗最低的一种材料，价格贵，但是，在 200kHz以上的高频中使用，磁芯重量小，价格因素不突出，目前在 200kHz和1MHz的高频电子变压器中大量使用。

软磁复合材料现在成为高频电子变压器用磁芯材料的一大发展方向，它与传统的软磁铁氧体和软磁合金相比，其磁性金属粒子或者薄膜，可以分布在非导体和其他材料中，使高频损耗明显降低，提高了工作频率。同时，其加工工艺既可采用热压法加工成粉芯，也可以利用现在的塑料工程技术，注塑成复杂形状的磁芯，具有密度小、重量轻、生产效率高、成本低，产品重复性和一致性好等特点。还可以采用不同的配比，改变磁性。上面已介绍软磁铁氧体和坡莫合金组成的复合材料的例子，现在已开发出工作频率10kHz以上的软磁复合材料粉芯，在高频用滤波电感器中可代替软磁铁氧体。

根据高频电子变压器整体结构的发展要求，磁芯结构的发展方向是平面磁芯、片式磁芯和薄膜磁芯。平面磁芯以前有的是用原来的软磁铁氧体磁芯进行改造，现在已有专门用于平面变压器的各种低高度软磁铁氧体磁芯。将来还可能开发出各种低高度软磁复合材料磁芯。片式变压器的磁芯除了将平面磁芯进一步压缩而外，也有采用共烧法制造的片式磁芯。薄膜磁芯和磁性材料是现在高频电子变压器最活跃的发展方向之一，将成为MHz以上高频电子变压器的主要磁芯材料和结构，有可能将薄膜电子变压器的高度做到 1mm以下，可以装入各种卡片内。国内已建立几个中心在大力研究。现在希望能把材料开发，电子变压器制造和应用单位联合起来，尽快把国内开发出的薄膜软磁材料变成电子信息产品中的高频电子变压器磁芯，形成国内有自主知识产权的薄膜变压器，作者正在努力促成这项工作。

2.3 线圈材料和结构

随着高频电子变压器整体结构的发展，线圈结构主要的发展方向是平面线圈，片式线圈和薄膜线圈，其中又包括多层结构。各种线圈结构的材料选用，也有一些新发展。

立体结构的高频变压器线圈，导线材料由于考虑集肤效应和邻近效应，采用多股绞线（里兹线），有时也采用扁铜线和铜带。绝缘材料采用耐热等级高的材料，以便提高允许温升和缩小线圈体积，采用双层和三层绝缘导线，可以减少线圈尺寸。举一个例子，最近，国内开发出以纳米技术把云母泳涂在铜线上的C级绝缘电磁线，已经在工频电机和变压器中应用，取得良好的效果，估计在高频电子变压器中也会得到应用。

平面结构线圈，导线采用铜箔，大多数采用单层和多层印刷电路板制造，也有采用一定图形的铜箔，多个折叠而成的。绝缘材料一般采用B级材料。

薄膜结构线圈，导线采用铜、银和金薄膜，制成梳形、螺旋形、运动场形等图形，绝缘材料采用 H级和C级材料。也有采用多层结构的，或者是几个多层线圈组合起来，或者是几个线圈和几个磁芯交叉重叠而成。总之，薄膜变压器是现在正在大力开发的高频电子变压器，许多结构并不定型，也许，还会出现许多新的线圈结构。

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作者简介：晏阳(1988- )，男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。 电力电子变压器理论研究综述 摘 要：介绍了目前国内外电力电子变压器的研究概况，对电力电子变压器发展过程中出现的斩 控式电力电子变压器、交-交-交型电力电子变压器、反激型电力电子变压器、双PWM 变换型电力电子变压器几种典型的设计构想进行了梳理，并且给出了相应的主电路拓扑。通过分析电力电子技术在电力电子变压器研究领域的相关理论及其应用，阐述各种拓扑的优缺点，并给出了主要的研究方向和发展趋势。 关键词：电力电子变压器；电力电子技术；电能质量中图分类号：TM401+.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)03-0005-04 晏阳 (东南大学 电气工程学院，江苏 南京 210096) Abstract: Introduction was made to the present research survey of power electronic transformers at home and abroad. This paper hackled several typical design schemes such as chop-controlled power electronic transformer, AC-AC power electronic transformer, flyback power electronic transformer and double PWM power electronic transformer and gave the corresponding main circuit topolo-gy. Via analysis to the relevant theory and its application of power electronic technology in power electronic transformer field, this paper expatiated on advantages and disadvantages of various topologies and summarized the main research direction and developing trend of power electronic transformers. Key words: power electronic transformer; power electronic technology; quality of power supply YAN Yang （School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China ） Research Summary of Power Electronic Transformer Theory 0 引言 电力电子变压器(power electronic trans-former，PET)，又称固态变压器(solid trans-former)，是一种通过电力电子技术实现电力系统电压变换和能量传递的新型变压器。相对于传统变压器而言，电力电子变压器具有如下优点[1]：(1)体积小，重量轻，环境污染小；(2)运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；(3)一次、二次侧电压为正弦波形，功率因数可调；(4)一次、二次侧电压、电流和功率均高度可控[2]；(5)本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置。电力电子变压器是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研 究课题，也是解决电能质量问题，建设“绿色电网”、“数字电网”的可行途径之一。目前在国内外，都有很多相关的研究和开发。 在电力电子变压器的设计和研发中，大规模的电力电子器件以及相应的电力电子变流技术得到了广泛的应用。本文总结电力电子变压器研究的发展历史及主要的电路拓扑，并分析各个拓扑的电路原理和应用情况。 1 国内外研究现状 电力电子变压器起源于美国。通用电气公司的W.McMurray于1970年在一份专利中首先提出了基于AC/AC变换电路的电力电子变压器[3]。在随后的发展过程中，科研人员提出了传统AC/AC变换、buck 变换、AC/DC/AC变换等多个研究课题，并取得了一

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高频变压器磁芯如何选型 电子变压器在电源技术中的作用,电源技术对电子变压器的要求,电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响. 电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性.以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性. 可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止.一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度.决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点.软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大.例如锰锌铁氧体的居里点只有215,℃比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60,80,100℃℃℃时的各种参数数据.因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60.℃钴基非晶合金的居里点为205,℃也低,使用温度也限制在100℃以下.铁基非晶合金的居里点为370,℃可以在150~180℃℃以下使用.高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480,℃可以在200~℃250℃以下使用.微晶纳米晶合金的居里点为600,℃取向硅钢居里点为730,℃可以在300~4℃00℃下使用. 电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰.电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声.电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩.磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大.铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10‐6 ,必须采取减少噪声抑制干扰的措施.高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10‐6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10‐6.以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意.3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10‐6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10‐6.这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料.6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10‐6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10‐6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10‐6以下.这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料.由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同.如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其他原因产生的. 完成功能 电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种.特殊元件完成的功能另外讨论.变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离.电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制 功率传送有2种方式.第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边.传

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电力电子变压器简介 编者按：电力电子变压器是一种有发展前途的电力电子设备。它与目前使用的铁芯铜线变压器，有明显的优点，特别是耐高压（15kV）的碳化硅器件的成熟会给电力电子变压器的发展带来新的机遇。它是未来智能电网的得利电力电子设备。作为一种新型的电力变压器，得到了国内外研究人员越来越多的关注。 此外，电力电子变压器能否将电压变换与电能质量调控结合一起解决？如一条轧钢生产线使用的变压器，采用电力电子变压器，可以即变压，又能实现电能质量调控，能否有可能？我公司已开发成功的‘’27.5k V转10k V‘’装置也是一种电力电子变压器。轻型直流输电系统也可兼有电力电子变压器功能。可见，公司已具备生产电力电子变压器的能力。 根据现有资料选编成“电力电子变压器简介”一文。文中内容不一定十分准确，供公司开发新产品参考。 王春岩2010.10.22 1、定义 电力电子变压器，又称为固态变压器——P E T ( P o w e r E l e c t r o n i c T r a n s f o r m e r )，也有称为EPT。 电力电子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。 2、电子电力变压器的基本组成和工作原理 2、1 基本组成（以单相为例）

基本组成见图2.1 2、2 直接、AC/AC变换的电力电子变压器（以单为例） 2、3 含直流环节的PET

2、4 单相含直流PET的电路结构 2、5 用于风电、光电和小水电单相并网PET 图2.5用于风电、光电和小水电单相并网PET 3、电力电子变压器优点和缺点： 3、1 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：

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LED(50W)电子变压器 本文介绍的电子变压器，输入为AC220V，输出为AC12V，功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路，其性能稳定，体积小，功率大，因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点。 电路如图所示。其工作原理与开关电源相似，二极管VD1～VD4构成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器T1，三极管VT1、VT2组成的高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由铁氧体输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。R1为限流电阻。电阻R2、电容C1和双向触发二极管VD5构成启动触发电路。三极管VT1、VT2选用S13005，其B为15～2 0倍。也可用C3093等BUceo>=35OV的大功率三极管。触发二极管VD5选用32V左右的DB3或VR60。振荡变压器可自制，用音频线绕制在H7 X 10 X 6的磁环上。TIa、T1b绕3匝，Tc绕1匝。铁氧体输出变压器T2也需自制，磁心选用边长27mm、宽20mm、厚10mm的EI型铁氧体。T2a用直径为0.45mm 高强度漆包线绕100匝，T2b用直径为1.25mm高强度漆包线绕8匝。二极管VD1～VD4选用IN4007型，双向触发二极管选用DB3型，电容C1～C3选用聚丙聚酯涤纶电容，耐压250V。 电路工作时，A点工作电压约为12V;B点约为25V;C点约为105V;D点约为10V。如果电压不满足上述数值，或电路不振荡，则应检查电路有无错焊、漏焊或虚焊。然后再检查VT1、VT2是否良好，T1a、T1b的相位是否正确。整个电路装调成功后，可装入用金属材料制作的小盒内，发利于屏蔽和散热，但必须注意电路与外壳的绝缘。引外，改变T2 a、b二线圈的匝数，则可改变输出的高频电压。

卤素灯用电子变压器原理

卤素灯用电子变压器原理图 卤素灯又称石英灯，它常以石英玻璃做成反射灯罩，制作成石英射灯。石英射灯具有聚光、亮度高、显色性好、外形新颖和寿命长等优点，普遍用于舞厅、宾馆和商场等场所做特殊照明，也可用于展室的橱窗及照相行业的摄影厅。目前，家庭使用石英灯也逐渐增多。普通石英射灯使用１２Ｖ／５０Ｗ的小型卤素灯泡，配用小体积的电子变压器，使其效率提高，体积重量均减少。本电子变压器采用工程阻燃塑壳，外观小巧玲珑。 主要电气参数：电源电压ＡＣ２２０Ｖ＋１０％；电源频率５０～６０Ｈｚ；输出电压ＡＣ１２Ｖ；输出功率５０Ｗ；功率因数０．９９。 电子变压器实际上是一种隔离型开关电源，电路原理如附图所示，它主要由全桥整流滤波、开关变换、小体积磁芯隔离降压变压器三部分组成。变换开关元件由于采用了ＮＰＮ型三重扩散表面玻璃钝化平面型晶体管，它具有击穿电压高、电流容量大、开／关时间短的特点，因此开关管的安全工作区得到保证。电路有较高的使用效率和可靠性，可长时间连续工作。隔离降压变压器亦是本机关键，磁芯参数确定了传输功率，匝数比确定了输出电压。本变压器使用ＥＥ２５磁芯，初级绕１２０匝，次级用多股并绕１２匝，磁芯不作间隙，组装后经专用树脂浸渍处理而成。使用注意事项：１． 只限接入小于指定功率的负载，也就是配接１２Ｖ石英灯泡、功率在２０～５０Ｗ之间；２． 严禁输出短路，并保持变压器四周通风。 本文介绍的电子变压器克服了传统硅钢片变压器体积、重量大、效率低、价格高的缺点，电路成熟，性能稳定。 工作原理 本电子变压器工作原理与开关电源相似，电路原理图见图1，由VD1－VD4将市电整流为直流，再把直流变成几十千赫兹的 高频电流，然后用铁氧休变压器对高频、高压脉冲降压。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。 L1、L2、L3分别绕在H7×4×2mm3的磁环上，L1、L2绕6匝；L2绕1匝。L4、L5绕在H31×18×7mm3的磁环上，L4绕用Φ＝0.1mm的高强度线绕340匝；L5用Φ＝1.45mm的高强度线绕20匝。VT1、VT2选用耐压BVceo≥350V大功率硅管。其它元件无特殊要求。电路正常工作时，A点工作电压约为215V，B点约为108V，C点约为10V，D点约为25V。如果不振荡，检查VT1、VT2及L1、L2、L3的相位是否正常（交换L3的两根接线即可）。改变L5的匝数可改变输出电压。 元器件选择与制作元器件清单见下表。

配电系统电力电子变压器的研究

配电系统电力电子变压器的研究 作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数： 35 更新时间：2008-7-28 配电系统电力电子变压器的研究 方华亮，黄贻煜，X澍，陆继明，毛承雄 (华中科技大学电气与电子工程学院，XX430074) 摘要: 供电可靠性及电能质量一直是用户和供电部门密切关注的问题。在电网中，变压器是电能转换的最基本的元件，但常规变压器难以对供电可靠性的提高和电能质量的改善作出贡献。本文介绍了一种全新的产品－电力电子变压器，它具有提高供电可靠性、改善电能质量并且体积小、重量轻、环保效果好等一系列优点，可以较好地解决这些问题。在对电力电子变压器现有方案进行分析的基础上，本文提出了一种新的实现方案，计算机仿真结果表明：变压器原方可以实现输入电流波形为正弦和功率因数接近于1，变压器副方可以获得良好的输出电压、电流。 关键词: 电力电子变压器; 高频变压器; 供电可靠性; 电能质量; 脉宽调制 1引言 当今社会经济的快速发展，使得人们对供电可靠性以及改善电能质量提出了越来越高的要求。如果一个供电系统的可靠性不能保证，停电不只是给供电企业带来损失，给用户将造成更大的经济损失。就电能质量而言，一种频率、电压、波形的电能已远远不能满足用户要求，经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分比比值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。如在美国，2000年末，发电厂生产的40%以上的电能都是经变换和处理后再供负载使用，预计到21世纪二、三十年代，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再供负载使用。 如何更进一步提高供电可靠性和改善电能质量已成为供电部门十分重视和不断努力解决的问题，在供电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的元件之一，对供电可靠性和电能质量有着重大的影响。目前广泛使用的配电系统变压器通常是采用铁芯油浸式，其运行可靠和效率较高；但同时，也存在以下一些不足之处［1］： ·不能维持副方电压恒定； ·铁芯饱和时，会造成电压电流的波形畸变，产生谐波； ·原副方电压、电流紧密耦合，负荷侧的波动会影响到电网侧； ·需装备继电保护装置； ·体积大，笨重； ·矿物油会带来环境问题，且不易维护； 基于以上常规变压器的一些不足之处，如何进一步提高变压器的功能、改善其运行特性以更好的发挥其在供电系统中的作用，从而实现进一步提高供电可靠性、改善电能质量的愿望，是一个十分值得我们深入研究的课题。目前随着电力电子变流技术和大功率电力电子器件的迅速发展，以及在电力系统中的应用日益广泛，所有的这些为我们研制新型变压器奠定了很好的基础。我们要研制的新型变压器主要是采用电力电子技术实现的，我们称之为电力电子变压器。 对电力电子变压器的研究，国内在这方面还基本上未开展，国外在十多年前就已提出了这个概念。首先是美国海军的一个研究计划，提出了一种“交流－交流”的降压变换器构成的电力电子变压器；在这之后，由美国电力科学研究院(EPRI)赞助的一个研究项目

12v电子变压器工作原理

电子变压器工作原理图 电子变压器就是开关稳压电源。它实际上就是一种逆变器。首先把交流电变为直流电，然后用电子元件组成一个振荡器直流电变为高频交流电。通过开关变压器输出所需要的电压然后二次整流供用电器使用。开关稳压电源具有体积小,重量轻,价格低等优点,所以被广泛用在各种电器中。开关稳压电源的原理较复杂。 下面一种电子变压器电路图的分析，输入为AC220V，输出为AC12V，功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路，其性能稳定，体积小，功率大，因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点。 电子变压器电路图: 电子变压器工作原理电路如图所示。电子变压器原理与开关电源工作原理相似，二极管VD1～VD4 构成整流桥 把市电变成直流电，由振荡变压器T1，三极管VT1、VT2组成的高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由铁氧体输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。R1为限流电阻。电阻 R2、电容C1和双向触发二极管VD5构成启动触发电路。三极管VT1、VT2选用S13005，其B为15～2 0倍。也可用C3093等BUceo>=35OV的大功率三极管。触发二极管VD5选用32V左右的DB3或VR60。振荡变压器可自制，用音频线绕制在H7 X 10 X 6的磁环上。TIa、T1b绕3匝，Tc绕1匝。铁氧体输出变压器T2也需自制，磁心选用边长27mm、宽20mm、厚10mm的EI型铁氧体。T2a用直径为0．45mm高强度漆包线绕100匝，T2b用直径为1．25mm高强度漆包线绕8匝。二极管VD1～VD4选用IN4007型，双向触发二极管选用DB3型，电容C1～C3选用聚丙聚酯涤纶电容，耐压250V。此电子变压器电路工作时，A点工作电压约为12V；B点约为25V；C点约为105V；D点约为10V。如果电压不满足上述数值，或电子变压器电路不振荡，则应检查电路有无错焊、漏焊或虚焊。然后再检查VT1、VT2是否良好，T1a、T1b的相位是否正确。整个电子变压器电路装调成功后，可装入用金属材料制作的小盒内，发利于屏蔽和散热，但必须注意电路与外壳的绝缘。引外，改变T2 a、b二线圈的匝数，则可改变输出的高频电压。

电力电子变压器及其发展综述_潘诗锋

#科普园地# 电力电子变压器及其发展综述 Summary of Development of Power Electronic Transformer 潘诗锋,赵剑锋 (东南大学电气系,江苏南京210096) 摘要:介绍了电力电子变压器的优点、工作原理、目前研究状况。指出了用电力电子变压器解决电能质量问题是今后 的发展趋势,拓宽了电力电子变压器的应用场合,使得其不但可以使用在对能量转换装置的体积、重量有特殊要求的场 合,如航海、航空、航天等领域,还可以为电能质量敏感负荷供电。它是建设/绿色电网0/数字电网0的关键设备之一,对 其进行研制和使用可取得巨大的经济和社会效益。 关键词:电力电子变压器;电能质量;绿色电网;数字电网 中图分类号:TM41文献标识码:E文章编号:1009-0665(2003)06-0052-03 收稿日期: 2003-06-28 传统的电力变压器具有制作工艺简单、可靠性高 等优点,在电网中得到广泛应用。但是,它的缺点也十 分明显,如体积、重量、空载损耗大;过载时易导致输出 电压下降、产生谐波;负载侧发生故障时,不能隔离故 障,从而导致故障扩大;带非线性负荷时,畸变电流通 过变压器耦合进入电网,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;需要配套的保护设备 对其进行保护[1]。 作为一种新型的能量转换设备,与传统的变压器 相比,电力电子变压器具有体积小、重量轻、空载损耗 小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系 统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为 一体的电力系统前沿研究课题,通过电力电子器件和 电力电子变流技术,对能量进行转换与控制,以替代传 统的电力变压器。 研究电力电子变压器的初衷是为了降低传统变压 器的体积和重量。因为,变压器的体积和重量与它的运 行频率成反比,借助于电力电子技术提高其变换频率, 就可减小体积和重量。美国海军于20世纪70年代末 至80年代初,首先对其进行了研究[2],美国电科院于 1995年也进行了相关研究[3]。以上2个项目研究,试验 样机都不实用,因为它们采用的是降压型变换器 (Buck),不能很好地抑制输入的谐波电流,而且变压器 输入和输出是不隔离的[1]。20世纪90年代末,美国密 苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压 器进行了研究,完成了10 kV A,7 200 V/240 V的实验 样机,但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率 因数控制。另外,设计时为减小对开关器件的应力,输

电子变压器定义、作用及分类

一.电子变压器定义、作用及分类 变压器是具有磁芯(铁芯)与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置的装置，从一个或两个以上的回路，通过交流电力借电磁感应作用，转变成电压及电流，对另一个或两个一上的回路，供给一周拨数的交流电力. 2 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。 3 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 电子变压器材料及分类：变压器英文 二电子变压器材料及分类：变压器英文(TRansformer) 1）电子变压器材料主要有 骨架(Bobbin,Base,Case)

线材(Copper Wire) 磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination) 铜箔(Copper Foil) 绝缘胶带(Tape) 安全胶带，也称档墙(Margin Tape) 套管(Tube) 化学材料：焊锡(Solder Bar)，绝缘油(Varnish)，胶类(Epoxy,Glue)，稀释剂(Thinner)，助焊剂(Scaling Powder)，油墨(Ink) 1、磁芯：磁芯主要几大类： 1.钢片类Lamination(SI-STEEL,PERMALLOY); 2.软磁铁氧体类(FERRITE CORE); 3.铁粉芯(Iron Powder); 4.铁硅铝(Kool,Mu或Sendust); 5.高导磁粉芯(High Flux); 6铁镍钼磁粉芯(Mpp Core); 7.非晶态(Amorphous)。 1）铁磁芯(Iron Powder)：广泛用于RF领域，利用其内在的气隙分布特性，适合于各种储能电感，如直流输出扼流器，分态输入扼流器，功率因数修正(PFC)电感器，脉冲变压器，DC to DC变换器，连续态弛返电感，调光扼流器及EMI/RFI电路中。其形状通常为环形。 通常通过颜色氏码(Color Code)进行材质的区分,其规格以T*-XX*形式命名。如： T130-26B中，T表示 Toroid，130表示1.3英吋外径，26表示26材质，B表示同外径不同厚度的类型。供应商通常为Mircometal、嘉成、科达和可达。 2)铁镍钼磁粉芯(MPP molypermalloy powder)：粉芯中磁损最低的一种材质，它是由79%镍，17%铁，和4%的钼配比而成，磁粉中分布隙的一种环状磁芯。 MPP磁芯具有多方面优秀的电磁特性：

电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍复习过程

电力电子变压器原理、现状、应用场合 介绍

电力电子变压器介绍 0、前言 电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。 1、基本原理 PET 的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路, 其基本原理见图1, 即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号, 经高频变压器耦合到副边后, 再经电力电子变换还原成工频交流输出。因高频变压器起隔离和变压作用, 因铁心式变压器的体积与频率成反比, 所以高频变的体积远小于工频变压器, 其整体效率高。 图1 电力电子变压器基本原理框图 PET 的具体实现方案分两种形式: 一是在变换中不含直流环节, 即直接AC/AC变换, 其原理是: 在高频变压器原边进行高频调制, 在副边同步解调; 二是在变换中存在直流环节, 通常在变压器原边进行AC/AC变换,

再将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC 变换。比较两种方案, 后种控制特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压 器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。 2、研究现状 自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深 入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。 早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技 术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用 于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。进入20 世纪 90 年代,国外在这一研究领域中取得了一些新进展, 提出了新的技术方案, 并制作了与配电系统电压等级相当的实验室样机。如美国密苏里大学在ABB 和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究，完成了10kVA，7200 V ／240 V的实验样机，但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外，设计时为减小对开关器件的应力，输入采用多个变流器串联 工作，使系统的可靠性大大降低，当其中任意一个器件出现故障都会导致 工作异常。美国威斯康星一麦迪逊大学与ABB公司合作，德克萨斯农机大 学也于20世纪90年代末对电力电子变压器进行了研究，但以上工作只对 其电压变换的功能进行了分析和研究。

高频变压器的制作

高频变压器的制作高频变压器的线路图如图1所示。 图1 高频变压器的线路图 高频变压器的制作流程如图2所示。 图2 高频变压器的制作流程

高频变压器的制作大致包括以下十个过程，对每个过程的流程、工艺及注意事项作详细的分析。 1.绕线 （1）材料确认 1）变压器骨架（BOBBIN）规格的确认。 2）不用的引脚剪去时，应在未绕线前先剪掉，以防绕完线后再剪除时会刮伤线或剪错脚，而且可以避免绕线时缠错脚位。 3）确认骨架完整，不得有破损和裂缝。 4）将骨架正确插入治具，一般特殊标记为引脚1（PIN 1），如果图面无注明，则引脚1朝机器。 5）须包醋酸布的先依工程图要求包好，紧靠骨架的两侧，再在指定的引脚上先缠线（或先钩线）后开始绕线，原则上绕线应在指定的范围内绕线。 （2）绕线方式 1）绕线方式 根据变压器要求不同，绕线的方式大致可分为以下几种： ①一层密绕：布线只占一层，紧密的线与线间没有空隙，整齐的绕线如图3a所示。 ②均等绕：在绕线范围内以相等的间隔进行绕线；间隔误差在20%以内可以允收，如图3b所示。 图3 绕线方式 ③多层密绕：在一个绕组一层无法绕完，必须绕至第二层或二层以上，此绕法分为三种情况：

a）任意绕：在一定程度上整齐排列，达到最上层时，布线已零乱，呈凹凸不平状况，这是绕线中最粗略的绕线方法。 b）整列密绕：几乎所有的布线都整齐排列，但有若干的布线零乱（约占全体30%，圈数少的约占5%REF）。 c）完全整列密绕：绕线至最上层也不零乱，绕线很整齐的排列，这是绕线中最难的绕线方法。 ④定位绕线：布线指定在固定的位置，一般分五种情况，如图4所示。 图4 定位绕线 ⑤并绕：两根以上的线同时平行的绕同一组线，各自平行的绕，不可交叉，此绕法大致可分为四种情况，如图5所示。

电子变压器电路图详解

电子变压器电路图详解 无变压器电源电路 电路工作原理是：由图可知，该电路是由控制电路检测市电变化，当市电在过零点附近时，MOS关闭。利用对两只大容量电容的充放电可以保证该电源具有一定的负载输出电流。 市电首先由桥堆VC整流，获得l00Hz的脉动直流电，其最高峰值可达310V。时基IC 及其外围阻容件组成市电过零控制电路。脉动直流电经VD1隔离、R1降压、VZ2稳压、C1滤波为检测控制电路提供稳定工作电源。R2、RP1组成市电检测分压电路。当脉动直流电过零电压低于13V时，IC的第2脚被触发，第3脚输出高电平，场效应管VT导通。脉动直流电经R6限流，通过VT对C2、C3迅速充电，最大瞬时电流可达4A。R5、RP2及IC的第4脚组成电压反馈控制电路，调节RP2可获得5～12V的输出电压。只要IC的第4脚电压大于0.7V，IC 即被复位，第3脚输出低电平，VT截止。除VT导通的时间外，C2、C3保持向负载输出电流。大容量电容C2、C3可以保证最大输出电流达100mA时仍有稳定的输出电压。R4、VD3为供电指示电路，由于第7脚的导通与第3脚输出高电平错开，这就减轻了控制电路的耗电，保证了控制电路工作的可靠。实际上，IC的第6脚与第2脚的共同对市电检测，还使得电路具有过

电压闭锁功能。 显然，本电源的不足之处是由于电路本身不能与市电隔离。因此电路及其负载均会带上市电。 本文介绍的电子变压器，输入为AC220V，输出为AC12V，功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路，其性能稳定，体积小，功率大，因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点。 电路如图所示。其工作原理与开关电源相似，二极管VD1～VD4构成整流桥把市电变成直流电，由振荡变压器T1，三极管VT1、VT2组成的高频振荡电路，将脉动直流变成高频电流，然后由铁氧体输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率。R1为限流电阻。电阻R2、电容C1和双向触发二极管VD5构成启动触发电路。三极管VT1、VT2选用S13005，其B为15～2 0倍。也可用C3093等BUceo>=35OV的大功率三极管。触发二极管VD5选用32V左右的DB3或VR60。振荡变压器可自制，用音频线绕制在H7 X 10 X 6的磁环上。TIa、T1b绕3匝，T c绕1匝。铁氧体输出变压器T2也需自制，磁心选用边长27mm、宽20mm、厚10mm的EI型铁氧体。T2a用直径为0．45mm高强度漆包线绕100匝，T2b 用直径为1．25mm高强度漆包线绕8匝。二极管VD1～VD4选用IN4007型，双向触发

电力电子变压器研究综述

电力电子变压器研究综述 李璟 摘要：电力电子变压器(PET ) 是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置。首先，介绍了电PET 的基本工作原理及其研究现状。其次，介绍了发展过程中出现的几种典型拓扑结构。再次，对PET 的控制方法进行了总结。最后，对将来PET 的应用及发展做出了展望。 关键词：电力电子变压器 电力系统 控制 拓扑 0 引言 PET 除了具有传统电力变压器电能变换与传输功能外，其突出优点在于体积小、重量轻，通过变压器原、副方电压源变换器对其交流侧电压幅值和相位的实时控制，可以实现变压器原、副方电压、电流和功率的灵活调节，在暂态过程中控制性能良好，本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置等[1~3]。因此PET 具备解决电力系统相关问题的潜力，应用前景广阔。随着电力系统朝着智能电网不断发展，PET 也受到越来越多的专家学者的关注。 1 PET 基本工作原理 电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合,实现将一种电力特征的的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。[4]上述电力特征包括电压或者电流的幅值、相位、相序、波形、频率和相数等。它的主要功能包括变压、变流、电气隔离、能量传递和电能控制。 在结构上,电力电子变压器主要包括两个部分:高频变压器和电力电子变换器。电源接到一次侧时,电力电子变换器1将输入的工频交流电变换成高频交流电,高频交流电经高频变压器耦合后与这电力电子变换器2相连接,通过电力电子变换器2输出到负载上。 图1 电力电子变压器中电力电子变换器的主要功能是实现电压或者电流的频率控制、相位控制和谐波控制；电力电子变压器中的高频变压器主要功能是电压等级的变换和电气隔离。变压器容量S 可以表示为下式： m e c B A A J f K S ******=22.2 (1) 式中K 为铜导线饱和因数；f 为励磁频率（Hz ）；c A 、e A 分别表示为铁芯和绕组导线面积（m 2）；J 为导体中的电流密度（2 /m A ）；m B 为最大磁通密度(T)。可见在其他条件相同的情况下，f 与e c A A *成反比，因此高频变压器体积远小于同容量的工频变压器。[5]

高频变压器

高频变压器 1、励磁电流是所加在线圈两端的电压产生的，产生了电流后，会产生一个反向电动势，有阻碍外界电压变化的趋势，但这个电压不是稳定的，会随着外电压的变化而变化。当然，这个外界电压是指比较平滑的，比如抛物波电压，如果是在某一电平处突然断开，会产生一个很高的反向脉冲，将比原先的电平要高。 2、.激磁电流的作用？说是为了维持初级线圈的磁通变化量，那我可不可以这么理解，其实激磁电流的作用就是为了抵消变压器的损耗和一些不能传递到变压器次级的能量呢？你对激磁电流的理解基本正确，因为变压器毕竟做不到理想状态，虽然次级空载，但要维持电压，仍需要一定量的功率输入。而且，因为铁心涡流等原因，这个输入会随着次级负载的加重而增大。 3.变压器的空载电流包括励磁电流和铁耗电流，励磁电流也称激磁电流或磁化电流。由于铁耗电流很小，空载电流主要用于励磁，所以，有时也称空载电流为励磁电流。 可用数学表达式表示如下： 激磁电流=励磁电流=磁化电流 空载电流=激磁电流+铁耗电流 变压器的空载电流通常只是变压器额定电流的百分之零点几。所以不需要专门的保护措施。不过变压器空载合闸涌流是变压器额定电流的5倍以上，需要设置差动保护，以免高压保护误动作。 励磁电流>>铁耗电流 空载电流≈激磁电流 4、EE型骨架和EI型骨架的变压器，其初次级线圈大多是共用一个线架的， 因此除了安装工艺不同外，其他的没有什么区别 EE是卧式EF是立式EI型是硅钢片 变压器骨架一般按变压器所使用的磁芯(或铁芯)型号进行分类，有EI、EE、EF、EPC、ER、RM、PQ、UU等型号，而每个型号又可按磁芯(或铁芯)大小进行区分，如EE5、EE8、EE13、EE19等大小不一的型号。 变压器骨架按形状分为：立式和卧式两种；按变压器的工作频率又分为高频骨架和低频骨架两种，这里所讲的频率，并不是指使用的次数，而是指变压器在工作时周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)，简称赫，也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位；按骨架的针脚使用性质，又分为传统式骨架（DIP）和帖片式骨架（SMD）两种

电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍

电力电子变压器介绍 0、前言 电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。 1、基本原理 PET 的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路, 其基本原理见图1, 即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号, 经高频变压器耦合到副边后, 再经电力电子变换还原成工频交流输出。因高频变压器起隔离和变压作用, 因铁心式变压器的体积与频率成反比, 所以高频变的体积远小于工频变压器, 其整体效率高。 图1 电力电子变压器基本原理框图 PET 的具体实现方案分两种形式: 一是在变换中不含直流环节, 即直接AC/AC变换, 其原理是: 在高频变压器原边进行高频调制, 在副边同步解调; 二是在变换中存在直流环节, 通常在变压器原边进行AC/AC变换, 再将

直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC变换。比较两种方案, 后种控制特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。 2、研究现状 自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。 早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。进入20 世纪90 年代,国外在这一研究领域中取得了一些新进展, 提出了新的技术方案,并制作了与配电系统电压等级相当的实验室样机。如美国密苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究，完成了10kVA，7200 V／240 V的实验样机，但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外，设计时为减小对开关器件的应力，输入采用多个变流器串联工作，使系统的可靠性大大降低，当其中任意一个器件出现故障都会导致工作异常。美国威斯康星一麦迪逊大学与ABB公司合作，德克萨斯农机大学也于20世纪90年代末对电力电子变压器进行了研究，但以上工作只对其电压变换的功能进行了分析和研究。

配电网电力电子变压器技术综述

配电网电力电子变压器技术综述 发表时间：2018-09-12T16:32:30.640Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：刘永林刘贻青 [导读] 摘要：在我国电力系统中最主要的电气设备就是电力变压器，传统的电力变压器负荷变化对电力影响特别大。 易事特集团股份有限公司广东省东莞市 52380 摘要：在我国电力系统中最主要的电气设备就是电力变压器，传统的电力变压器负荷变化对电力影响特别大。当电力的负荷发生故障时，不能很好的隔离故障，为了隔离故障而使用绝缘油会对环境形成一定的污染，传统的电力变压器有着自己的不足，比如体积大、空载耗损也比较大和重量大等；跟传统的变压器相比较来看，电力电子变压器是新型的一种能量电力转换设备，这种电力电子变压器最大的优点就是耗损相对比较小，不需要绝缘油等，鉴于此，本文主要分析配电网电力电子变压器技术。 关键词：配电网；电力电子；变压器技术 1、电力电子变压器的基本原理 电力电子变压器（powerelectronictransformer，PET），也称为固态变压器（solid-statetransformer，SST）或智能变压器（smarttransformer，ST）等，一般是指通过电力电子技术及高频变压器（相对于工频变压器工作频率更高）实现的具有但不限于传统工频交流变压器功能的新型电力电子设备。电力电子变压器一般至少包括传统交流变压器的电压等级变换和电气隔离功能，此外，还包括交流侧无功功率补偿及谐波治理、可再生能源/储能设备直流接入、端口间的故障隔离功能以及与其他智能设备的通讯功能等。 初级功率变换器、次级功率变换器以及联系初级和次级功率变换器的高频变压器来共同构成电力电子变压器。根据电力电子变压器的输入和输出这种特点来看，也就是电力电子变压器的交交变换，电力电子变压器的基本工作原理就是输入的工频电压利用原边变换器，将工频电压转换为高频电压，利用高频变压器耦合到副边，最后再利用副边功率变换器将电压转换成所需要的高频交流电压；对电力电子变压器要减小它的体积，来增加电力电子变压器的工作频率；为了把工频交流电转换成高频交流电，这就需要使用合适的电力控制方案和现代电力电子技术，最终能够使电力电子变压器逐步的过渡成小型变压器和轻型变压器。 其工作原理如图1所示，高压侧工频交流通过电力电子变流器一系列变换（交-交变换或交-直-交变换）形成高频交流电，然后通过高频变压器耦合到低压侧，再经过变流器一系列变换形成工频交流电，向负载供电。 图1电力电子变压器的工作原理 2、电力电子变压器的几种电路类型 2.1、斩控式电力电子变压器 在1995年，电力电子变压器的实验样机被制造出来，这也是美国电科院首次成功制造斩控式的电力电子变压器。 2.2、交－交－交变换电力电子变压器 在1999年，交-交-交变换的电力电子变压器被制造出来，它是一种新型的电力电子变压器，这也是美国德州大学首次成功制造该种类型的电力电子变压器。 2.3、反激式电力电子变压器 反激式电力电子变压器是近年来研制的新型变压器，它的内部元件大大减少，结构非常的简化。 3、配电网电力电子变压器技术综述 3.1、PET的电路拓扑 PET一般可应用于智能电网、可再生能源接入或电力机车牵引变流系统等需要对电能形式进行变换并要求电气隔离的场合。根据应用场景的不同，PET的高、低压端口电能形式及隔离方式一般也不相同，通常需要采用定制化的电路拓扑，很难实现统一标准化设计。这也促成了PET电路拓扑的多元化技术路线。 作为应用于交流电网的PET，其输入侧一般为中高压交流端口，而为了能够涵盖传统工频变压器的基本功能，在很多场合也要求PET 能够输出低压交流。因此，本文以中高压交流输入、低压交流输出的PET作为基本的分类对象。而对于具有直流端口的PET来说，大多数情况下其可以作为低压交流输出型PET的一部分。 3.2、PET的控制保护技术 PET的高性能控制及保护涉及调制及软开关技术、电压/电流/功率等电气量的控制策略以及故障保护技术等，对PET的电气特性、损耗、可靠性有着极其重要的影响，也是PET的研究热点之一。 PET的调制主要是指控制PET主电路中各类功率半导体器件，使其按一定规律导通或关断的技术。通过不同的调制方法可使得变流单元输出一系列脉冲电压/电流波形，并通过调节脉冲电压/电流的脉宽、频率和相位等实现变流单元电压/电流或变流单元之间交换功率的控制。由于PET中电能变换环节类型较多，需求多种多样，因此调制方法一般也无法统一。 一般而言，PET的电气端口应具有电压/电流/功率的实时调节能力，可实现电能双向流动，从而可以接入不同类型的电源、储能和负荷等设备。 3.3、PET中的高频变压器优化设计 PET中的高频变压器是实现电气隔离和电压等级变换功能的核心元件。首先需要说明的是，本文中的“高频”是与工频变压器的“工频”而言的相对概念。一般来说，过低的工作频率会使得变压器铁心体积较大，而过高的频率会使得变压器及其连接的电力电子变换器损耗增加，给系统散热带来困难。实际上，对于可以隔离10kV或更高电压的高频变压器来说，由于爬电距离、空气间隙等绝缘因素的限制，一般