• 电子变压器

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电子变压器，具有将市电的交变电压转变为直流后再通过半导体开关器件以及电子元件和高频变压器绕组构成一种高频交流电压输出的电子装置，也是在电子学理论中所讲述的一种交直交逆变电路。 简单来说，它主要是由高频变压器磁芯（铁芯）与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置，从一个或两个以上的电回路中，通过交流电力借助电磁感应作用，转变成交流电压及电流。而在高频变压器的输出端，对一个或两个以上的用电回路，供给不同电压等级的高频交流或直流电。

• 中文名

• 电子变压器

• 类    型

• 交直交逆变电路

• 学    科

• 物理

• 电    流

• 高频交流或直流电

目录

1. 1 定义

2. 2 特点

3. 3 发展概况

4. 4 分类

5. 5 材料

6. 6 工艺流程

7. 7 性能指标

8. 8 原理

9. ▪ 特点

10. ▪ 自激式

11. ▪ 他激式

12. 9 用途

13. 10 相关计算

14. 11 现状趋势

15. 12 验收试验

定义

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电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)又称电子电力变压器(Electronic Power Transformer, EPT)，固态变压器(Solid State Transformer, SST)和柔性变压器(Flexible Transformer, FT)，是一种通过电力电子技术实现能量传递和电力变换的新型变压器。对现有的电力电子变压器拓扑结构进行分析和总结，可

变压器(3张)

 以对电力电子变压器作出如下定义：所谓电力电子变压器，是一种将电力电子变换技术与基于电磁感应原理的高频电能变换技术进行结合，实现将一种电力特征的电能变换为另一种电力特征的电能的静止电力设备。这里所说的电能的电力特征主要是指电压(或电流)的幅值、频率、相位、相数、相序和波形等方面。 [1] 

特点

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电子变压器是一种新型的电能转换设备，它不仅具备传统电力变压器所具有的电压变换、电气隔离和能量传递等基本功能，还能够实现电能质量的调节、系统潮流的控制以及无功功率补偿等其它附加功能。电力电子变压器之所以能够实现这些附加功能，主要是因为它通过引入电力电子变换技术及控制技术之后，能够对变压器的原方和副方的电压或者电流的幅值、相位进行灵活的处理和控制，并且可以根据实际需要对系统的潮流进行控制。因而电力电子变压器可以实现更为稳定和灵活的输电，可以解决当今电力系统中所存在的许多问题，其应用的前景也将十分广阔。 [1] 

与传统的电力变压器相比，PET 具有如下特点：

①体积小，重量轻；

②用空气可冷却，不需绝缘油进行隔离，减少污染，且维护方便，安全性好；

③能够使变压器的副方输出恒定幅值的电压；

④能够改善电能质量，可以得到正弦波形的输入电流、输出电压且能够实现单位功率因数，且变压器两侧的电压、电流均可控，因而能任意调节功率因数；

⑤具有断路器的功能，大功率电力电子器件可瞬时(在微妙级时间内)关断故障大电流，省去了继电保护装置。

另外，电力电子变压器还具有一些特殊的用途如：与蓄电池连接之后，可以提高供电的可靠性；能够实现三相变两相或三相变四相等特殊变换功能；能够同时输出交流电和直流电等。在文献中，作者对常规电力变压器和自平衡电力电子变压器进行了仿真对比和分析，文献主要针对五种工况进行了仿真研究，从仿真的结果来看，PET 无论是在满载额定运行、低压侧一相断线、三相短路，以及高压侧电压三相不平衡和有谐波污染等工况下都有较好的输入输出特性，能够避免一侧系统的不平衡对另一侧系统的影响，因而较常规电力变压器具有更加优良的性能。 [1] 

发展概况

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电力电子变压器(最初叫做固态变压器)的概念早在 20 世纪 70 年代初就被提出。1970 年，美国 GE 的 W.Mc Murray 在他申请的一项专利中首先提出了一种包含高频变压器的电力电子拓扑电路。1980 年，美国海军在一个项目中提出了一种由 AC/AC 的降压变压器构成的固态变压器。1995 年，美国电力科学研究院(EPRI)提出了另一种 AC/AC 结构的降压变换器型电力电子变压器拓扑结构。这种拓扑由于是直接交交型变换结构，中间没有使用高频变压器，因而成本较低，且开关器件数也较少。但由于该结构中不存在变压器，因而其原方和副方之间并不能实现电气隔离。 [1] 

1996 年，日本人 Koosuke Harada 提出了一种智能变压器的概念，这种变压器主要是通过高频技术来提升变压器铁芯材料的利用率，并以此减小系统的体积。另外，该变压器还通过电力电子变换技术及控制技术实了功率因数校正、恒压和恒流等功能。其研究成果在一个200V/3k VA 的实验装置上得到了实现，开关频率达到了 15k Hz，但仍存在效率稍低的缺点，大概在 80%～90%左右。 [1] 

20 世纪 90 年代末，电力电子技术的快速发展加快了电力电子变压器领域研究的前进步伐，国外在电力电子变压器的研究上也取得了一定的进展。特别是在工业配电系统中，一些新的电力电子变压器的研究方案也在这时得以提出，并进行了实验验证。美国德州 A&M 大学的 Moonshik Kang 和 Enjeti 首先提出了一种基于直接 AC/AC 变换的电力电子变压器的结构，此后 1999 年 Ronan 和Sudnoff 提出了一种三级结构组成的电力电子变压器拓扑结构，它主要由输入级、隔离级和输出级这三部分组成，这种方案的特点在于输入级可以采用多级的功率模块进行串联，因而输入电压可以被均分到每个模块上，从而降低了单个功率模块上所承受的电压应力。 [1] 

简单的变压器是由闭合的导磁体和二个绕组组成，其中一个绕组与交流电源相连接，称为初级绕组Np，另一个绕组可以与负载相连接，称为次级绕组Ns。

如果初级绕组与交流电压Ui的电源相连接，变压器处于空载，在初级绕组中产生交变电源Io， Io称为空载电流。这个电流建立了沿磁芯磁路而闭合的交变磁通，磁通同时穿过初级绕组和次级绕组，在初级绕组中产生自感电动势E1，次极产生互感电动势E2，则E1：E2=Np：Ns。Np为初级绕组匝数，Ns为次级绕组匝数。

变压器在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。

分类

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A　按工作频率分类：

工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz

中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz

音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz

超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz

高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。

B　按用途分类：

电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器

音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器

脉冲变压器：工作在脉冲电路中的的变压器，其波形一般为单极性矩形脉冲波

特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器

开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器

通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器

材料

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电子变压器材料主要有

骨架(Bobbin,Base,Case)

线材(Copper Wire)

磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination)

铜箔(Copper Foil)

绝缘胶带(Tape)

安全胶带，也称档墙(Margin Tape)

套管(Tube)

化学材料：焊锡(Solder Bar)，绝缘油(Varnish)，胶类(Epoxy,Glue)，稀释剂(Thinner)，助焊剂(Scaling Powder)，油墨(Ink)

工艺流程

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1)预加工，如铜箔、骨架等预加工;(beforehand process)

2)绕线;(winding coil)

3)理线(配线)(termianl lead wire);

4)焊锡一;(dip solder 1)

5)组合磁芯，包含点胶、包胶带;(assembly)

6)测试一;(test 1)

7)烤胶;(bake glue)

8)含浸;(dip varnished or vacuumed varnish)

9)烤凡立水;(bake varnish)

10)焊锡二;(dip solder 2)

11)测试二;(test 2)

12)外观检查及清理;(inspection&cleaning)

13)成品包装;(packing)

注意：此流程为通用流程，对于具体产品部分流程可删除。

性能指标

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A.电感(Inductance)

B.漏电感(Leakage Inductance)

C.直流电阻(DC Resistance)

D.圈数比(Turn Ratio)

E.耐压(Hi-POT)

F.绝缘阻抗(Insulation Resistance)

G.机械尺寸(Mechanical Dimension)

H.层间绝缘(Layer Insulation)

I.在线测试(In Circuit Test)