图 2。2 电力电子变压器的一种拓扑结构

2。2。1 整流级

三相整流电路作为电力电子变压器的整流级，其最基本的作用是将三相输入的工频电压 转换成直流信号，准备将其送入接下来的高频调制阶段。传统使用二极管不控整流以及晶闸 管相控整流等功率器件的整流电路，具有成本低、技术成熟以及应用广泛的优点[26]；但其不 足之处更加明显：功率因数较低，且功率不能双向流动，只能从直流侧单向传递到交流侧， 另外，其直流侧电压一般是不可控的；而且这种电路往往会在运行中往往对电网产生严重的 电流谐波污染。

而 PWM 整流电路则很好地解决了这样的问题。其可控的特性不仅使其能够隔断负载侧 的谐波源，进而抑制网侧电流中的谐波，还可以满足功率的双向流动，并保证直流输出电压 的稳定性，间接地提高了电能质量和电能利用率。作为整流级的的 PWM 整流电路具体结构 如图 2。2 整流级部分所示。

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2。2。2 直流变换级

在整流级完成了将工频交流信号变换到直流电压信号的工作后，还需将其处理后进一步 转换为高频信号，以便后续的电路处理。完成这些任务的便是电力电子变压器的直流变换级。

直流变换级负责传统电力变压器的基础功能，在隔离两侧的同时，对输入信号的电压等 级进行变换。其中变换桥结构将直流电压信号变换为高频方波信号，随后通过高频隔离变压 器耦合到二次侧，再经过该级在二次侧剩余的电路最终转换为直流信号。出于对该环节所需 的高频调制、同步解调以及电压变换等功能的考虑，直流变换级的拓扑结构如图 2。2 直流变 换部分所示。文献综述

2。2。3 逆变级

作为电力电子变压器最后的部分，逆变级采用的是与整流级略微相似的三相电压型 PWM 逆变电路。其基础功能是借助 PWM 调制变换，将前一级输出的直流电压转换成用户使用的 三相工频信号。

为了满足系统功能可逆性的要求，该逆变级采用并网型逆变电路。因此电力电子变压器 的输出和输入两级能够互换。其结构如图 2。2 逆变部分所示。

2。3 电力电子变压器等效模型

之前分析过，在使用中，电力电子变压器既需要降低损耗，提高电能利用率，还要抑制 设备产生的谐波进入电网，保持电网侧的电压质量；另外，它所提供的电压也要满足波形稳 定，电能质量高的要求。因此，从整个系统看，电力电子变压器相当于电流控制源——尽量 保持两侧电压相位一致，且对网侧电流可控；而从用户侧看，它又等效为电压源——提供稳 定的电压。

根据以上三个部分的分析和组合，本文的电力电子变压器等效模型如图 2。6 所示。

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图 2。6 电力电子变压器等效模型

2。4 本章总结

本章对电力电子变压器的几个基本环节进行了简单的介绍，了解其各部分的功能，并建 立起电力电子变压器的等效模型，为接下来工作的有序开展提供帮助

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3 电力电子变压器整流级控制系统设计

整个系统中，最为复杂和重要的便是电力电子变压器的整流级控制，因此本章以前一章 所确定的整流级电路拓扑结构为基础，设计其基本的控制系统。