acdcac电力电子变压器仿真研究
摘 要 变压器是用来将某一形式的交流电压变成另一种形式不同的电压的器件。几百年来，电力变压器在电力系统中一直发挥着重要作用，不仅可以有效地传输电能，更是有着承上启下的巨大功能。但是伴随着新用户的急剧增多与现代化的快速覆盖，传统变压器的一些劣势越来越明显，至今也都还没有得到改进，极大阻碍了电力系统的运行与继续向前发展。如何更好得满足用户需求，在原有变压器的基础上进行革新，实现变压器技术的成功飞越显得尤为重要，提高电能质量成为电力发展的一大主题。如今，伴随着电力电子技术的兴起与蓬勃发展，也出现了一系列的电力电子变压器，突破传统变压器的瓶颈变得不再困难。电力电子器件良好的可控性使得电力电子变压器有了诸多优点，可以灵活有效地对变压器一二次侧电压进行控制，也更为小、轻、薄，具备了解决电力系统一系列难题的能力，我国也出现了一系列生产电力电子变压器的大型企业。如何利用现有技术设计出功能更强大、用途更广泛的变压器成为了众多学者研究的重点。本文便是在已有的研究基础上，重点对AC/DC/AC变压器模型的进行了设计与研究，对其基本电路的进行了具体的分析与设计，并通过了MATLAB的SIMULINK模块对其进行了仿真，得到了系统的最终电压与电流光滑输出波形。本论文第一章是对全文的一个总体概述，对电力电子变压器基本原理进行了详细说明，第二章与第三章分整流与逆变两个模块对所研究对象进行了设计与仿真，第四章就总体设计与其并联分流进行了讨论，最后一章为全文总结与自我总结。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 EPT研究起因 1
1.2 变压器发展简介 1
1.3电力电子变压器的发展 2
1.3.1电力电子技术的发展 2
1.3.2电力电子变压器定义 3
1.3.3电力电子变压器分类 4
1.4 MATLAB的仿真集成环境 5
第2章 整流电路设计及MATLAB仿真 7
2.1整流电路简介 7
2.2整流电路的设计 7
2.3整流电路的仿真 9
2.3.1整流电路仿真模块的搭建 9
2.3.2仿真结果
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
12
第3章 逆变电路设计及其MATLAB仿真 14
3.1逆变电路简介 14
3.2逆变电路的设计 15
3.3逆变电路的仿真 17
3.3.1逆变电路仿真模块的搭建 17
3.3.2仿真结果 18
第4章 AC/DC/AC变压器的实现及其并联讨论 20
4.1 AC/DC/AC变压器的仿真 20
4.1.1仿真电路的设计与搭建 20
4.1.2模型仿真及仿真结果 22
4.2电力电子变压器的并联讨论 24
第5章 总结与感想 27
5.1全文总结 27
5.2有待进一步开展的研究工作 27
参考文献 29
致谢 31
附录 32
第1章 绪论
1.1 EPT研究起因
变压器是电力系统的主要设备，在电力系统中有着举足轻重的作用，不仅能够有效传递电能，而且在从发电厂到用户的整个发、输、配、用的过程中，变压器起着升高和降低电压与改变频率等一系列作用。传统变压器在电网中因其制作工艺简单、易操作、可靠性高等优点，一直被广泛应用。然而长久以来，电力变压器许多的问题一直困扰着人们，限制着电力系统的运行与进一步发展，例如有如下缺点：
（1）体积与重量过大，储存与安置极其不便；
（2）不易维持变压器二次侧电压恒定，电压会随负载变化产生较大变化；
（3）空载损耗与噪音过大；较好的变压器绝缘与冷却介质过于昂贵；
（4）最主要的缺点便是可控性限制，灵活性不强。使得工厂为了达到想要的输出电压不得不在原本已经非常冗余的系统中加入各种控制器，补偿器等，使致使变压装置更为复杂。
电力电子技术的兴起给解决上述一系列问题带来了新的契机，如果能有效利用电力电子技术克服传统变压器的一系列缺点，使变压器朝着人们所需要的方向改进，是电力系统更加地简洁与安全，发挥新技术的巨大优势去改造人们的生产与生活，是一个很有价值的理论与实践课题。
1.2 变压器发展简介
变压器的历史可以追溯到19世纪30年代，其运行的基本原理就是建立在电磁感应的基础上。随后的几十年来，各类电力变压器不断涌现，电力变压器是一种稳定的电气设备，是用来将某一形式的交流电压（电流）变成频率相同的另一种形式不同的电压（电流）的器件。若一次测绕组通以交流电，在线圈中就会产生交变的磁通，变压器中心的铁芯具有导磁作用，可以将交变的磁通传导至二次侧，从而在二次侧绕组中感应出电动势。一二次侧的电压与线圈匝数成正比，与之相对应电流成反比关系，从而保证了电能的有效传输。20年前，变压器产品以大、重、厚的传统产品居多，随着微电子技术的发展与有源器件的进步，变压器正在逐步发生变化，电力系统的要求市场的需求推动了包括变压器在内的电子元器件、各种部件向小、轻、薄方向发展，变压器也进行了一系列的重大变革，逐步向着体积小、重量轻、损耗低、频率高、轻薄美观的目标不断前进。如今，电力变压器已经成为我国电力系统中最基本的应用设备之一，因其结构相对简单，易操作，成本较低，而且运行时稳定性良好，所以在电力系统中被广泛运用。
近几年，我国已跃居成为变压器生产大国之一，据不完全统计，10年生产变压器的工厂近5000家，年收入接近400亿元。在当前的时代背景下，电子产品应用不断丰富，随着经济社会的不断向前发展，国家对电网等级的要求越来越高，人们对电能的质量与利用率越来越重视，电力系统的调整与改革势在必行。利用新技术来处理现代的电力系统问题已成为时代的潮流，随着电力电子技术的不段发展与成熟，许多国内外的学者与工程师都开始了对如何利用电力电子技术来解决这方面的问题进行了探索。
1.3电力电子变压器的发展
1.3.1电力电子技术的发展
电力电子技术最早于上个世纪60年代在美国被发现与研究，是一门新兴起来的应用于电力领域内的技术，包括电力电子器件的制造与变流技术两个分支。电力电子装置的功率放大倍数极大，动态响应较快，功耗低，效率高，节能效果显著，还有装置的体积小、质量小、无噪音、无火花磨损、维护方便、可靠性高等诸多优点，尤其是由于其良好的可控性与变频技术得到广泛认可，迅速被应用于国民经济生产的各个领域。
电力电子技术的出现以晶闸管在美国的出现为标志，在晶闸管出现前的30年被称作是电力电子出现前的黎明时期，这期间人们对于用新技术来改造生活的渴望极其强烈。在晶闸管被发现之后，一些全控型器件如门极可关断晶闸管、电力双极型晶体管、电力场效应管逐渐被发明出来，电力电子技术开始逐渐被人们了解，并由此进入了一个全新的发展阶段。电力电子技术器件是一系列固态的电子器件，由于其器承受电压高，流经电流大，故而属于大功率的电力技术，器件多以半导体为材料，具有良好的导电性。
电力电子学的基础是电子学、电工原理与自动控制，电力电子电路十一电子学为理论基础，并根据电能转换的要求与器件本身的特点，开发出了许多有电力电子特色的电路，利用这些电路，制成各种用途的整机，使得电力电子技术的应用十分广泛，主要是以下的几个领域。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 EPT研究起因 1
1.2 变压器发展简介 1
1.3电力电子变压器的发展 2
1.3.1电力电子技术的发展 2
1.3.2电力电子变压器定义 3
1.3.3电力电子变压器分类 4
1.4 MATLAB的仿真集成环境 5
第2章 整流电路设计及MATLAB仿真 7
2.1整流电路简介 7
2.2整流电路的设计 7
2.3整流电路的仿真 9
2.3.1整流电路仿真模块的搭建 9
2.3.2仿真结果
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
12
第3章 逆变电路设计及其MATLAB仿真 14
3.1逆变电路简介 14
3.2逆变电路的设计 15
3.3逆变电路的仿真 17
3.3.1逆变电路仿真模块的搭建 17
3.3.2仿真结果 18
第4章 AC/DC/AC变压器的实现及其并联讨论 20
4.1 AC/DC/AC变压器的仿真 20
4.1.1仿真电路的设计与搭建 20
4.1.2模型仿真及仿真结果 22
4.2电力电子变压器的并联讨论 24
第5章 总结与感想 27
5.1全文总结 27
5.2有待进一步开展的研究工作 27
参考文献 29
致谢 31
附录 32
第1章 绪论
1.1 EPT研究起因
变压器是电力系统的主要设备，在电力系统中有着举足轻重的作用，不仅能够有效传递电能，而且在从发电厂到用户的整个发、输、配、用的过程中，变压器起着升高和降低电压与改变频率等一系列作用。传统变压器在电网中因其制作工艺简单、易操作、可靠性高等优点，一直被广泛应用。然而长久以来，电力变压器许多的问题一直困扰着人们，限制着电力系统的运行与进一步发展，例如有如下缺点：
（1）体积与重量过大，储存与安置极其不便；
（2）不易维持变压器二次侧电压恒定，电压会随负载变化产生较大变化；
（3）空载损耗与噪音过大；较好的变压器绝缘与冷却介质过于昂贵；
（4）最主要的缺点便是可控性限制，灵活性不强。使得工厂为了达到想要的输出电压不得不在原本已经非常冗余的系统中加入各种控制器，补偿器等，使致使变压装置更为复杂。
电力电子技术的兴起给解决上述一系列问题带来了新的契机，如果能有效利用电力电子技术克服传统变压器的一系列缺点，使变压器朝着人们所需要的方向改进，是电力系统更加地简洁与安全，发挥新技术的巨大优势去改造人们的生产与生活，是一个很有价值的理论与实践课题。
1.2 变压器发展简介
变压器的历史可以追溯到19世纪30年代，其运行的基本原理就是建立在电磁感应的基础上。随后的几十年来，各类电力变压器不断涌现，电力变压器是一种稳定的电气设备，是用来将某一形式的交流电压（电流）变成频率相同的另一种形式不同的电压（电流）的器件。若一次测绕组通以交流电，在线圈中就会产生交变的磁通，变压器中心的铁芯具有导磁作用，可以将交变的磁通传导至二次侧，从而在二次侧绕组中感应出电动势。一二次侧的电压与线圈匝数成正比，与之相对应电流成反比关系，从而保证了电能的有效传输。20年前，变压器产品以大、重、厚的传统产品居多，随着微电子技术的发展与有源器件的进步，变压器正在逐步发生变化，电力系统的要求市场的需求推动了包括变压器在内的电子元器件、各种部件向小、轻、薄方向发展，变压器也进行了一系列的重大变革，逐步向着体积小、重量轻、损耗低、频率高、轻薄美观的目标不断前进。如今，电力变压器已经成为我国电力系统中最基本的应用设备之一，因其结构相对简单，易操作，成本较低，而且运行时稳定性良好，所以在电力系统中被广泛运用。
近几年，我国已跃居成为变压器生产大国之一，据不完全统计，10年生产变压器的工厂近5000家，年收入接近400亿元。在当前的时代背景下，电子产品应用不断丰富，随着经济社会的不断向前发展，国家对电网等级的要求越来越高，人们对电能的质量与利用率越来越重视，电力系统的调整与改革势在必行。利用新技术来处理现代的电力系统问题已成为时代的潮流，随着电力电子技术的不段发展与成熟，许多国内外的学者与工程师都开始了对如何利用电力电子技术来解决这方面的问题进行了探索。
1.3电力电子变压器的发展
1.3.1电力电子技术的发展
电力电子技术最早于上个世纪60年代在美国被发现与研究，是一门新兴起来的应用于电力领域内的技术，包括电力电子器件的制造与变流技术两个分支。电力电子装置的功率放大倍数极大，动态响应较快，功耗低，效率高，节能效果显著，还有装置的体积小、质量小、无噪音、无火花磨损、维护方便、可靠性高等诸多优点，尤其是由于其良好的可控性与变频技术得到广泛认可，迅速被应用于国民经济生产的各个领域。
电力电子技术的出现以晶闸管在美国的出现为标志，在晶闸管出现前的30年被称作是电力电子出现前的黎明时期，这期间人们对于用新技术来改造生活的渴望极其强烈。在晶闸管被发现之后，一些全控型器件如门极可关断晶闸管、电力双极型晶体管、电力场效应管逐渐被发明出来，电力电子技术开始逐渐被人们了解，并由此进入了一个全新的发展阶段。电力电子技术器件是一系列固态的电子器件，由于其器承受电压高，流经电流大，故而属于大功率的电力技术，器件多以半导体为材料，具有良好的导电性。
电力电子学的基础是电子学、电工原理与自动控制，电力电子电路十一电子学为理论基础，并根据电能转换的要求与器件本身的特点，开发出了许多有电力电子特色的电路，利用这些电路，制成各种用途的整机，使得电力电子技术的应用十分广泛，主要是以下的几个领域。
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