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新能源电力电子变压器与固态变压器技术设计.docx
资料介绍
新能源电力电子变压器与固态变压器技术设计
1 电力电子变压器概述
电力电子变压器（PET），又称固态变压器（SST），是一种基于电力电子变换和高频变压器技术的新型变压器，实现了电压变换、电气隔离、功率控制和电能质量调节等多功能集成。与传统的工频变压器相比，电力电子变压器具有体积小、重量轻、效率高、可控性好和功能集成等显著优势。电力电子变压器的基本工作原理是：工频交流电经整流器变为直流电，再经高频逆变器变为高频交流电，通过高频变压器实现电压变换和电气隔离，最后经整流器或逆变器输出所需的电压形式。电力电子变压器在新能源发电、智能电网、电动汽车充电和轨道交通等领域具有广阔的应用前景。STM32G474数字逆变器在电力电子变压器中作为各功率变换级的控制核心，其高性能的ADC和HRTIM满足多级变换器协同控制的严格要求。
2 电力电子变压器的拓扑结构
电力电子变压器的拓扑结构根据功率等级和应用场景有所不同，主要包括三级变换拓扑（AC-DC-AC-DC-AC，前端AC-DC整流器，中间DC-AC-DC高频隔离变换，后端DC-AC逆变器）、两级变换拓扑（AC-DC-AC，前端AC-DC整流器，后端DC-AC逆变器，通过高频变压器连接，适用于中低压场合）和模块化多电平拓扑（MMC，通过级联多个子模块实现中高压直接变换，适用于配电网和高压场合）。三级变换拓扑是最常见的固态变压器结构，其前级整流器实现功率因数校正和直流母线电压控制，中间级DC-DC变换器实现电压变换和电气隔离，后级逆变器输出电压频率可调的交流电，满足不同负载的需求。模块化多电平固态变压器通过级联多个H桥子模块或MMC子模块，直接接入中高压电网（10kV/35kV），无需工频变压器，子模块的电压等级通常为1–2kV，通过IGBT或SiC MOSFET实现高频开关，子模块的DC-DC变换器采用LLC或DAB变换器，实现子模块之间的电压均衡和功率平衡。STM32G474逆变器在模块化固态变压器中作为子模块的本地控制器，通过其HRTIM和ADC，实现子模块的PWM调制、电容电压平衡和功率控制，通过高速通信接口与上级控制器交换数据，实现多子模块的协调控制。
3 固态变压器的关键器件
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