PET 诞生至今,其的发展历史并不长。1970 年,美国通用电气公司的工程师首先提出了 PET 雏形,该功率变换电路具有高频链接的 AC/AC 环节并能够实现电压升降,从而开启了对 固态变压器的研究[12]。80 年初,美国海军的科研项目提出了一种与传统变压器类似、基于 AC/AC 结构的降压型电力电子变压器,其功能与传统变压器类似[13]。之后,由美国电力科学 研究院赞助了这种类型电力变换器的研究项目,并成功制作了变换器样机,但作为试验样机 其并未得到推广[14]。75301
早期的理论和实验研究受到电力电子器件参数等级、开关频率和制造水平的限制,尽管 研究者提出了很多的设计方案,但其拓扑结构往往具有局限,都没有进行实际的工业应用,
因而没有受到科研工作者的足够的关注。到 20 世纪初,电力电子器件的制造工艺有了明显的 提高,与此同时电子电力控制技术也随之发展,大大促进了 PET 的发展;有的国家尝试将电 力电子变压器应用于工业配电系统,开始了实质性的应用研究。
在 1996 年,日本 K。Harada 等人运用高频技术,通过移相控制法设计出了满足恒压恒流 等功能的拓扑结构,并设计了 200V/3kVA 的试验样机,虽然有体积小、功能多的优点,但是 效率较低[15]。1999 年,美国德州农工大学教授 Moonshik Kang 和 Enjeti 提出了一种基于高频 AC/AC 环节的变换器拓扑结构,在极大地减小了变压器的重量和体积的同时提高了效率,但 由于缺乏直流环节,适用性较差[16]。同年,Ronan 和 Sudnoff 教授设计了能直接运用于中高压 配电系统的三级式电力电子变压器,分为输入、隔离、输出三级,其中隔离级采用了高频结 构的 DC/DC 变换。该拓扑结构能够直接运用于中高压配电系统,且具有可扩展性。然而其不 足之处在于无法实现能量双向流动,无功控制灵活性较差[17][18]。论文网
从 2002 年开始,美国电科院(EPRI)开始在 PET 研究上引入正在兴起的多电平技术, 并以此为基础研究了基于二极管嵌位型多电平拓扑结构的电力电子变压器,能够实现包括提 供非标准电压以及实现功率因数校正在内等多种功能的 PET[19]。2007 年,瑞典 ABB 公司和 加拿大 Bombardier 公司均研制了应用于电力机车牵引系统的电力电子变压器,前者的高压侧 采用了矩阵变换器,因而结构的扩展性差,不具有模块化优点,而后者则采用级联 H 桥拓扑 作为前端,高压侧为单相结构。
至此,研究人员逐渐将多电平技术融入进 PET 中来,使 PET 能直接应用于中高压配电网。 而对电力电子变压器的研究也更广泛的展开,除了作为能量路由器,在变电同时对整个电力 系统进行调度,还可以在双 PWM 结构中实现对系统潮流的控制。
综上所述,在电网技术不断进步的当今,电力电子变压器将会是担负起发电、变电、配 电系统的关键器件,但其应用理论还存在不完善之处,需要研究者进一步努力。
电力电子变压器的研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_86216.html