【毕业设计】高频变压器的建模与仿真

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。

电力变压器自世纪被发明以来，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，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。

邵阳学院毕业设计论文基于以上原因，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，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高频变压器得到了越来越多的关注。

该类高频变压器是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。

其突出特点在于它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，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。

因此，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。

由于电力电子技术的快速发展，有理由相信这种新型变压器能在不久的将来进入实际电力系统，逐步替代目前使用常规铁芯式变压器。

因此，对其拓扑结构和控制规律以及在电力系统中的应用开展研究是很有必要的，具有十分重要的理论意义和应用价值。

与常规的铁芯式变压器相比，高频变压器具有如下优点体积小，重量轻，无环境污染运行时可保持副方输出电压幅值恒定，不随负载变化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兼有断路器的功能，大功率电力电子器件可以瞬时微秒级关断故障大电流，也无需常规变压器的复杂继电保护装置。

含有智能控制原件，方面可以实现装置的自检测自诊断自保护自修复等功能，另方面可以实现联网通信，对于实现电网的智能化具有积极意义。

将高频变压器应用到电力系统后，将会给电力系统带来很多新的特点，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作为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，这特点应用到电力系统后，将有望大幅度提高系统的稳定性。

邵阳学院毕业设计论文交直流环节兼有，所以可灵活地将各种分布式电源接入电力系统。

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。

与相联的同步发电机可实现异步化运行。

当边的交流祸合到副边，因此只要保证高压侧的单相逆变电路和变压器低压侧的单相整流电路分别实现高频逆变高频整流即可，可以用开环控制方式实现，门极控制信号由产生。

邵阳学院毕业设计论文图高频变压器仿真模型图邵阳学院毕业设计论文仿真的基本参数设置为原边整流电路三相对称电源电压值电网频率输出电压给定为。

原边逆变电路输出频率。

高频变压器额定功率额定频率副边整流电路开关频率。

副边逆变电路开关频率输出电压的频率输出线电压给定为。

输出滤波器为型滤波器，滤波电感为，滤波电容为，仿真时间。

仿真结果图如下图原方输入电压电流波形图从图可以看出，高频变压器原边电压电流波形稳定，通过滤波稳压电路电压电流波形接近正弦波。

应用六脉冲发生器波形脉冲控制调节控制灵活，也比较简单，能准确的达到要求。

邵阳学院毕业设计论文图副方相电压电流输出波形图如图为副边相电压电流输出波形图，从图上可以表明通过高频变压器完成从到的降压，中间电流频率从工频提高到利用高频变压器高频传送再降到工频输出。

电压电流基本稳定且相位相同，传输稳定。

仿真结果表明高频变压器能稳定的完成电流变化及传送，且在控制方式上有很大选择和发展，电能传输效率得到极大提高，损耗得到减少。

从各优化方面来说，高频变压器相对传统变压器的发展会更迅速更有前景。

邵阳学院毕业设计论文总结高频变压器是种新型的变压器，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，对高频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，所以高频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些研究工作介绍了高频变压器的基本原理，阐述了高频变压器的研究起因，简述了高频变压器的发展历史。

同时提出本文研究方向含直流高频变压器三级电路结构研究。

对高频变压器的两种具体实现方案及拓扑结构进行了详细的分析，阐明了这两种实现方案的电路结构，三种经典的拓扑电路。

由此论证了高频变压器的可行性，并提出了高频变压器的研究方向。

提出种新的三级结构的高频变压器实现方案，这种结构包括输入级隔离级和输出级。

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。

本文对三级电路拓扑结构的高频变压器进行了仿真研究。

仿真结果表明，该拓扑结构的高频变压器可以保证原副方良好的电压电流波形，并具备良好的控制特性。

邵阳学院毕业设计论文参考文献王兆安，黄俊电力电子技术第版北京机械工业出版社，王云亮，电力电子技术，电子工业出版社，陈伯时电控技术的发展与展望电源技术应用年月，第四期第二卷张航，黄攀精通北京清华大学出版社，姚俊，马松辉建模与仿真西安电子科技大学出版社，郑阿奇，实用教程，电子工业出版社，赵希正把握规律推进电力改革与发展求是毛承雄，范澎，王丹，方华亮，黄贻煌电力电子变压器的理论及其应用高电压技术毛承雄，范澎，陆继明，黄贻煌电力电子变压器的理论及其应用高电压技术赵剑锋输出电压恒定的电力电子变压器仿真电力系统自动化，方华亮，黄贻煌，范澎，等配电系统电力电子变压器的研究全国高等学校电力系统及其自动化专业第十八届学术年会论文集，武汉海军工程大学，毛承雄，陆继明，范澎，等电力电子变压器中国发明专利邓卫华，张波，胡宗波电力电子变压器电路拓扑与控制策略研究电力系统自动化范澎，毛承雄，陈洛南，同步发电机电力电子变压器组的最优协调控制电网技术曹解围，毛承雄，陆继明，范澎电力电子变压器在改善电力系统动态特性中的应用电力系统自动化设备黄贻煌，毛承雄，陆继明，等电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究继电器姜桂宾，裴云庆杨旭，等逆变电源的无互联信号线并联控制技术，中国电机二程学报，卢强，王仲鸿，韩英铎输电系统最优控制北京科学出版社，范澍，毛承雄，陆继明基于在线辨识的实时最优励磁控制器电力系统自动化马化盛，张波，郑健超移相控制双全桥电力电子变压器的稳态特性华南理工大学学报自然科学版邵阳学院毕业设计论文陈坚电力电子学电力电子变换和控制技术第二版北京高等教育出版社，成建鹏，毛承雄，范澍等电子电力变压器原理和仿真研究电力自动化设备范澍，毛承雄，陈洛南基于电力电子变压器的电力系统稳定控制策略见第四届输配电技术国际会议方华亮，黄贻煜，范澍等配电系统电力电子变压器的研究电力系统及其自动化学报李宏感应电能传输电力电子及电气自动化的新领域电气传动李智华，罗恒廉高频变压器绕组交流电阻和漏感的维模型电工电能新技术毛行奎，陈为高频开关电源功率变压器优化设计技术电气应用林渭勋，现代电力电子电路，杭州，浙江大学出版社，年陈坚，电力电子学电力电子变换和控制技术，北京，高等教育出版社，年刘凤君，正弦波逆变器，北京，科学出版社，年戴玉光对技术实现方法的探讨科技论坛年第期邵阳学院毕业设计论文邵阳学院毕业设计论文致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。

尤其要强烈感谢我的论文指导老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。

另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。

在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢，感谢这篇论文所涉及到的各位学者。

本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本片论文。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予了我很多你们的资料文献，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。

由于我的学术技术水平有限，所做研究论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评指正致谢人年月日信号波载波调制电路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级电气工程及其自动化指导教师职称讲师年月日邵阳学院毕业设计论文摘要高频变压器是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，即两种拓扑形式。

其中重点介绍了拓扑形式，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调制策略，并对这种方案进行了仿真研究，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目录摘要ⅠⅡ绪论课题研究的