SEPIC式三电平智能变压器的创新设计与实验验证

本文主要探讨了一种新型的三电平智能变压器的研究，以SEPIC变换器为基础，实现了多电平技术在智能变压器中的应用。这种创新设计的关键目标是降低开关管的电压应力，减少滤波器体积，并提高系统的效率和可靠性。 在研究中，作者首先介绍了三电平智能变压器的基本概念，强调了它与传统电力电子变压器的区别，尤其是在交流电能转换方面的优势，如灵活的电压控制和较低的谐波含量，使其在高压大功率场合表现出色，尤其适合军事工业的复杂环境需求。 在技术细节上，文章深入剖析了SEPIC式三电平智能变压器的工作原理。SEPIC变换器的拓扑结构允许在D<0.5和D>0.5两种模式下运行，通过分析发现，其工作特点是电感电流的变化量与电压、电流之间存在特定的关系。此外，推挽全波式变压器虽然结构简单，但容易产生偏磁问题，这是由于电路工作原理和开关控制方式的差异导致的。SEPIC设计通过确保开关管S1和S2的占空比相等来避免这种问题，但在实际制造中，器件差异和控制信号偏差可能导致偏磁。 为了进一步优化系统性能，文中提出了采用带电容均压控制的电压瞬时值反馈控制策略，这是一种关键的控制技术，旨在保持电压稳定性并提升动态响应能力。通过设计并实现一台500W单相原理样机，实验验证了新拓扑和控制策略的有效性，证明了SEPIC式三电平智能变压器在实际应用中的优越性。 这项研究不仅提升了智能变压器的技术水平，还展示了多电平技术在电力电子领域的创新应用，对于推动电力系统的发展，特别是提高电力转换效率和可靠性具有重要意义。未来的研究方向可能包括进一步优化控制算法，减小偏磁影响，以及探索更广泛的系统规模和应用场景。