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  • 發布時間:2021-09-07 14:16 原文鏈接: 電子變壓器的發展概況及分類

      發展概況

      電力電子變壓器(最初叫做固態變壓器)的概念早在 20 世紀 70 年代初就被提出。1970 年,美國 GE 的 W.Mc Murray 在他申請的一項ZL中首先提出了一種包含高頻變壓器的電力電子拓撲電路。1980 年,美國海軍在一個項目中提出了一種由 AC/AC 的降壓變壓器構成的固態變壓器。1995 年,美國電力科學研究院(EPRI)提出了另一種 AC/AC 結構的降壓變換器型電力電子變壓器拓撲結構。這種拓撲由于是直接交交型變換結構,中間沒有使用高頻變壓器,因而成本較低,且開關器件數也較少。但由于該結構中不存在變壓器,因而其原方和副方之間并不能實現電氣隔離。

      1996 年,日本人 Koosuke Harada 提出了一種智能變壓器的概念,這種變壓器主要是通過高頻技術來提升變壓器鐵芯材料的利用率,并以此減小系統的體積。另外,該變壓器還通過電力電子變換技術及控制技術實了功率因數校正、恒壓和恒流等功能。其研究成果在一個200V/3k VA 的實驗裝置上得到了實現,開關頻率達到了 15k Hz,但仍存在效率稍低的缺點,大概在 80%~90%左右。

      20 世紀 90 年代末,電力電子技術的快速發展加快了電力電子變壓器領域研究的前進步伐,國外在電力電子變壓器的研究上也取得了一定的進展。特別是在工業配電系統中,一些新的電力電子變壓器的研究方案也在這時得以提出,并進行了實驗驗證。美國德州 A&M 大學的 Moonshik Kang 和 Enjeti 首先提出了一種基于直接 AC/AC 變換的電力電子變壓器的結構,此后 1999 年 Ronan 和Sudnoff 提出了一種三級結構組成的電力電子變壓器拓撲結構,它主要由輸入級、隔離級和輸出級這三部分組成,這種方案的特點在于輸入級可以采用多級的功率模塊進行串聯,因而輸入電壓可以被均分到每個模塊上,從而降低了單個功率模塊上所承受的電壓應力。

      簡單的變壓器是由閉合的導磁體和二個繞組組成,其中一個繞組與交流電源相連接,稱為初級繞組Np,另一個繞組可以與負載相連接,稱為次級繞組Ns。

      如果初級繞組與交流電壓Ui的電源相連接,變壓器處于空載,在初級繞組中產生交變電源Io, Io稱為空載電流。這個電流建立了沿磁芯磁路而閉合的交變磁通,磁通同時穿過初級繞組和次級繞組,在初級繞組中產生自感電動勢E1,次極產生互感電動勢E2,則E1:E2=Np:Ns。Np為初級繞組匝數,Ns為次級繞組匝數。

      變壓器在電子線路中起著升壓、降壓、隔離、整流、變頻、倒相、阻抗匹配、逆變、儲能、濾波等作用。

      分類

      A

      按工作頻率分類:

      工頻變壓器:工作頻率為50Hz或60Hz

      中頻變壓器:工作頻率為400Hz或1KHz

      音頻變壓器:工作頻率為20Hz或20KHz

      超音頻變壓器:20KHz以上,不超過100KHz

      高頻變壓器:工作頻率通常為上KHz至上百KHz以上。

      B

      按用途分類:

      電源變壓器:用于提供電子設備所需電源的變壓器

      音頻變壓器:用于音頻放大電路和音響設備的變壓器

      脈沖變壓器:工作在脈沖電路中的的變壓器,其波形一般為單極性矩形脈沖波

      特種變壓器:具有一種特殊功能的變壓器,如參量變壓器,穩壓變壓器,超隔離變壓器,傳輸線變壓器,漏磁變壓器

      開關電源變壓器:用于開關電源電路中的變壓器

      通訊變壓器:用于通訊網絡中起隔直、濾波的變壓器

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