變壓器按用途可以分為配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器等。為增進大家對變壓器的認識,本文將對電子變壓器予以介紹。如果你對變壓器具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、什么是電子變壓器
電子變壓器(PowerElectronicTransformer,PET)又稱電子電力變壓器(ElectronicPowerTransformer,EPT),固態(tài)變壓器(SolidStateTransformer,SST)和柔性變壓器(FlexibleTransformer,F(xiàn)T),是一種通過電力電子技術(shù)實現(xiàn)能量傳遞和電力變換的新型變壓器。對現(xiàn)有的電力電子變壓器拓撲結(jié)構(gòu)進行分析和總結(jié),可以對電力電子變壓器作出如下定義:所謂電力電子變壓器,是一種將電力電子變換技術(shù)與基于電磁感應(yīng)原理的高頻電能變換技術(shù)進行結(jié)合,實現(xiàn)將一種電力特征的電能變換為另一種電力特征的電能的靜止電力設(shè)備。這里所說的電能的電力特征主要是指電壓(或電流)的幅值、頻率、相位、相數(shù)、相序和波形等方面。
二、電子變壓器特點
①體積小,重量輕;
②用空氣可冷卻,不需絕緣油進行隔離,減少污染,且維護方便,安全性好;
③能夠使變壓器的副方輸出恒定幅值的電壓;
④能夠改善電能質(zhì)量,可以得到正弦波形的輸入電流、輸出電壓且能夠?qū)崿F(xiàn)單位功率因數(shù),且變壓器兩側(cè)的電壓、電流均可控,因而能任意調(diào)節(jié)功率因數(shù);
⑤具有斷路器的功能,大功率電力電子器件可瞬時(在微妙級時間內(nèi))關(guān)斷故障大電流,省去了繼電保護裝置。
另外,電力電子變壓器還具有一些特殊的用途如:與蓄電池連接之后,可以提高供電的可靠性;能夠?qū)崿F(xiàn)三相變兩相或三相變四相等特殊變換功能;能夠同時輸出交流電和直流電等。在文獻中,作者對常規(guī)電力變壓器和自平衡電力電子變壓器進行了仿真對比和分析,文獻主要針對五種工況進行了仿真研究,從仿真的結(jié)果來看,PET無論是在滿載額定運行、低壓側(cè)一相斷線、三相短路,以及高壓側(cè)電壓三相不平衡和有諧波污染等工況下都有較好的輸入輸出特性,能夠避免一側(cè)系統(tǒng)的不平衡對另一側(cè)系統(tǒng)的影響,因而較常規(guī)電力變壓器具有更加優(yōu)良的性能。
三、電子變壓器分類
A、按工作頻率分類:
工頻變壓器:工作頻率為50Hz或60Hz
中頻變壓器:工作頻率為400Hz或1KHz
音頻變壓器:工作頻率為20Hz或20KHz
超音頻變壓器:20KHz以上,不超過100KHz
高頻變壓器:工作頻率通常為上KHz至上百KHz以上。
B、按用途分類:
電源變壓器:用于提供電子設(shè)備所需電源的變壓器
音頻變壓器:用于音頻放大電路和音響設(shè)備的變壓器
脈沖變壓器:工作在脈沖電路中的的變壓器,其波形一般為單極性矩形脈沖波
特種變壓器:具有一種特殊功能的變壓器,如參量變壓器,穩(wěn)壓變壓器,超隔離變壓器,傳輸線變壓器,漏磁變壓器
開關(guān)電源變壓器:用于開關(guān)電源電路中的變壓器
通訊變壓器:用于通訊網(wǎng)絡(luò)中起隔直、濾波的變壓器
四、伺服電子變壓器的工作原理
該變壓器和傳統(tǒng)變壓器對伺服驅(qū)動器在功能上的等效性:這種產(chǎn)品是被設(shè)計和制造用于從交流(AC)到直流(DC)轉(zhuǎn)換的專用系統(tǒng)。該單元在R,S,T之間輸入三相AC380V電壓時,在伺服驅(qū)動器額定功率輸出時會在驅(qū)動器的內(nèi)部直流母線上得到未穩(wěn)壓的大約268V到306V直流瞬時電壓,該直流電壓有效值約289V,而用傳統(tǒng)的繞組變壓器輸出的三相AC200V到伺服驅(qū)動器后,在直流母線上得到的直流瞬時電壓是266V到280V,該直流電壓有效值是274V,這兩種變壓器在驅(qū)動器的內(nèi)部直流母線上產(chǎn)生的直流電壓有效值是近似相等的。而伺服驅(qū)動器真正需要的是一個較穩(wěn)定的直流母線電壓。
●輸出功率的能力:影響驅(qū)動器功率輸出的第一是直流母線電壓有效值,第二是變壓器提供瞬時最大電流的能力。對于瞬時過流能力而言,傳統(tǒng)的繞組變壓器由于是通過磁場傳遞能量,而且又由于銅的昂貴和繞組變壓器漏感的存在,繞組變壓器的過流能力受到很大限制;而這種電子式變壓器的能量傳遞是直通的,只要設(shè)計合理,就可以保證足夠的過流能力來提高伺服電機的動態(tài)響應(yīng)能力。所以這種變壓器被安全地用于在中國的三相380V線電壓和各種進口的伺服驅(qū)動器的三相200V線電壓輸入之間做電壓降壓變換。
●關(guān)于輸出電壓、電流和可靠性:但該產(chǎn)品的任意倆個輸出端子之間的電壓并非標準的AC200V,故該產(chǎn)品不適用于給三相異步電機供電的場合,而只適用于最終需要直流電壓的場合,例如伺服驅(qū)動器真正需要的是一個較穩(wěn)定的直流母線電壓。但該產(chǎn)品降壓并非開關(guān)電源的脈寬調(diào)制原理,故這種產(chǎn)品的可靠性遠比開關(guān)電源高。該產(chǎn)品是伺服驅(qū)動器專用變壓器,輸出AC200V是一個等效值,用AC電壓表是測不準的。它輸出的最大電流值由它的進線的線路阻抗和晶片的溫度限定,只要變壓器的進線(尤其是零線)夠大而晶片的結(jié)溫低于150度,變壓器都設(shè)計為3-5倍的過載能力。如果它的電源進線(包括零線)太細,環(huán)境溫度又很高,輸出電流就會降低。
五、伺服電子變壓器電氣特性
●安全地:內(nèi)部輸入和輸出電路與外殼隔離,通過G端子引出公共地,故G端子必須手工用導(dǎo)線接到外殼,如不接,雷電竄入變壓器輸入端所產(chǎn)生的高壓共模電壓將無法被過壓保護電路泄流到地,而直接導(dǎo)入到驅(qū)動器輸入端。
●絕緣耐壓:所有輸入和輸出端子并聯(lián)同時對外殼的絕緣電阻,DC2500測試一分鐘,絕緣電阻》1500兆歐。
●輸入到輸出隔離:無,不隔離。
●殘余電壓:在交流電壓都斷開后,輸入和輸出端之間的電壓為零。
六、伺服電子變壓器環(huán)境條件
●操作溫度:-55-+55度操作濕度:0-95%RH(不凝結(jié))
●保存溫度:-55度-+85度保存濕度:0-95%RH(不凝結(jié))
●散熱:通風良好,或電箱外配置散熱風扇。
七、伺服電子變壓器優(yōu)缺點
優(yōu)點:
1.具有體積小、重量輕、效率高
2.發(fā)熱量小、無噪音、抗干擾、電磁兼容性好
3.瞬時過載能力強,可達額定電流的3-5倍;
4.性能優(yōu)越,效率≥99.8%;
5.安全可靠,質(zhì)保五年,設(shè)計壽命長達二十年以上;
6.可并聯(lián)運行。
缺點:
1.伺服電子變壓器不穩(wěn)定
2.耐受沖擊性差
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