新型变压器与传统变压器原理介绍课件.ppt

新型变压器与传统变压器的原理介绍变压器变压器是一种静止的，将某一等级的交流电压和电流转换为同频率的另一等级的交流电压和电流的设备。功能：变电压 电力系统变电流 电流互感器变阻抗 电子电路中的阻抗匹配 变压器应用举例 发电厂10.5 千伏输电线220 千伏升压10 千伏变电站降压实验室380/220 伏降压仪器36 伏降压变压器基本工作原理变压器的工作原理空载运行：U1 i1 感应电势e1和e2 U2；略去绕组电阻和漏抗压降，则：单相变压器原理图 变压器基本工作原理（1）电动势关系 由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同的/t根据电磁感应定律有：E1=n1t、E2=n2t所以，变压器基本工作原理（2）电压关系如果不计原、副线圈的电阻，则有：U1=E1、U2=E2 所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压，这就变压器的变压原理：n2 n1时，U2 U1，此时为升压变压器n2 n1时，U2 U1，此时为降压变压器 变压器基本工作原理（）电流关系 由于不存在各种电磁能量损失，输入功率等于输出功率 P1=P2，即：U1I1=U2I2所以：变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过电流大，应用较粗的导线绕制。变压器的种类及发展按用途分按用途分:1 1）电力变压器）电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器 等。2)2)特殊变压器 特殊变压器：给电焊机供电的电焊变压器，给炼钢炉供电的电炉变压器等3)3)仪用互感器 仪用互感器：电压互感器 电压互感器/电流互感器 电流互感器 4)4)试验变压器 试验变压器：高压试验用5)5)调压变压器：能在一定范围内连续 调压变压器：能在一定范围内连续调节输出电压6)6)控制变压器：隔离防止触电安全，同时提供多种电压 控制变压器：隔离防止触电安全，同时提供多种电压 变压器的种类及发展按相数分按相数分单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 多相变压器多相变压器 按制造方式按制造方式壳式壳式心式心式不同的分类，基本原理一样变压器的种类及发展油浸式变压器变压器的种类及发展干式变压器变压器的种类及发展 问题的提出 传统的电力变压器，虽然具有制作工艺简单、可靠性高等优点，但是其缺点也十分明显，如体积、重量、空载损耗大；过载时易导致输出电压下降、产生谐波；负载侧发生故障时，不能隔离故障，从而导致故障扩大；带非线性负荷时，畸变电流通过变压器耦合进入电网，造成对电网的污染；电源侧电压受到干扰时，又会传递到负载侧，导致对敏感负荷的影响；使用绝缘油造成环境污染；需要配套的保护设备对其进行保护等。这使得传统的电力变压器无法满足我国建设坚强智能电网的需求。新型变压器电力电子变压器 随着大功率电力电子元器件及其控制技术的发展，一种通过电力电子变换技术实现电力系统中电压变换和能量传递的新型变压器电力电子变压器PET(Power Electronic Transformer)得到了越来越多的关注。PET 通过电力电子器件和电力电子变流技术对电网能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。新型变压器电力电子变压器的突出优点有以下几方面：（1）体积小，重量轻，极少环境污染；（2）运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；（3）一次、二次侧电压为正弦波形，一、二次功率因数可调；（4）PET 变压器的一、二次电压、电流和功率均高度可控；（5）PET 本身具有断路器的功能，无需常规的变压器继电保护装置。电力电子变压器的原理 研究PET 的初衷是为了降低传统变压器的体积和重量。因为,变压器的体积和重量与它的运行频率成反比,借助于电力电子技术提高其变换频率,就可减小体积和重量。PET 的基本设计思路源于具有高频连接的AC/AC 变换电路（图1），通过电力电子变换技术将变压器一次侧的工频交流输入信号变换为高频信号，经高频变压器耦合到二次侧后，再经电力电子变换还原成工频交流输出。因高频变压器起隔离和变压作用，而铁心式变压器的体积与频率成反比，所以高频变压器的体积远小于工频变压器，且整体效率高。电力电子变压器的原理 图1 PET 基本原理电力电子变压器的原理 电力电子变压器有多种形式，根据拓扑结构大体可以分为两类：1.拓扑结构中无直流环节，称为AC-AC直接电力电子变压器；2.在高频变压器两侧含有直流环节，称为 AC-DC-AC电力电子变压器。