的工作原理及数学模型进行介绍；并对其各级功能进行了简单介绍；以其中结构中的整流级 作为重点，分析了电压型 PWM 整流器的控制策略，以及其在网测电压定量的矢量控制法下的 控制环节；并在 Matlab 仿真工具中对典型结构的电力电子变压器进行了仿真实验，观测其在 稳定运行下的电流电压波形，对其功能进行验证。

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2 电力电子变压器的工作原理与等效模型

2。1 电力电子变压器的工作原理

电力电子变压器结构可以大致分为两个部分：其中，前端和后端主要组件是电力电子变 换器，一般用于实现电压变换，中端为高频变压器，同时具备电压隔离作用[8]。其中，一次 侧是前端中与电网侧相连的变换器及与其对应的中端高频变压器绕组部分，而后端中，与用 户侧相连的变换器及其对应的中端高频变压器绕组加在一起，作为二次侧[23]。其结构框图如 图 2。1 所示。

图 2。1 电力电子变压器结构框图

一次侧的工频交流输入时，前端的电力电子变换器首先对输入电压升频，将该信号转换 成高频交流方波信号；随后，该高频交流方波信号经过中端的高频变压器耦合到二次侧，再 经过后端的变换器，将经过电压等级变换的高频交流方波还原成低压工频交流信号[5][24]。因 此可以看出，PET 结构中，电力电子变换器中的电路负责控制网侧和用户侧波形的属性和谐 波，而高频变压器完成两侧隔离的任务。

其中，高频变压器的功能相当于传统变压器，结构上也比较相似。因此，其体积受到多 种因素的影响，除了要考虑到温度以外，铁芯材料的饱和磁通密度的大小也会决定其体积。 而又因为变压器的工作频率与饱和磁通密度成反比关系，因此可以通过对网侧电压升频的方 法，进而减小变压器体积，突出其体积小的优势[25]。论文网

2。2 电力电子变压器的实现方案

到目前，相关的研究者们针对不同的结构提出了不同的拓扑结构和实现方案，并可以分 为两种（电力电子变换器中是否含有直流变换环节）：一种是不含直流变换环节的 AC/AC 变 换；另外一种是包含直流变换环节的 AC/DC/AC 变换。然而前者由于其可控性不高且包含较 高的谐波成分，不利于调节变压器两侧的电压和电流并改善电能质量。因此，经过多年的研

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究发展，包含直流环节的 AC/DC/AC 型 PET 成为了目前受到最广泛认可的类型。 其工作原理是：当交流信号输入电力电子变压器后，三相 PWM 变换器的整流作用将其

转换成直流信号，然后通过高频 PWM 逆变器将该信号转换成高频交流方波信号，完成交直 交升频转换[21]；高频方波通过一次侧耦合于次级侧高频变压器，以及再经过下一级整流器将 高频方波还原成直流信号，最后通过三相 PWM 逆变器还原成所需的交流电压输出[8]。

但这一方案的结构相对复杂，需要更多的电力设备；但是，当其用于具有高度可控制能 力的全控性功率器件时，便能对变压器两侧的电压和电流波形实现较好的控制和对功率因数 的修正；此外它还能够将电力电子变压器内部解耦以便于分割开各级电路，再利用 PWM 调 制技术对各部分进行控制，提高可控性；另外它还具有更好的可扩展性，能够提供不同的 AC 和 DC 接口来访问各种分布式能源系统以便于将其接入电网。因此，本文选用包含 DC 变换 的 AC / DC / AC 型电力电子变压器作为仿真实验的对象，其拓扑结构如图 2。2 所示。