直流变压器

直流输配中实现电压等级变换的关键设备
直流变压器是直流输配中实现电压等级变换的关键设备。[1]直流变压器将一种直流电压变换成另一种或多种直流电压;通过高频斩波-变压器隔离-高频整流来实现一种直流电压到与之成正比的另一种或多种直流电压的变换,可用于功率传输和电压检测等场合。[2]
直流变换器有两种基本类型,即输出稳压的DC/DC变换器和输出电压随输入调节的“直流变压器”(DC/DC Transformer)。按变换器能量传输能力的角度,直流变压器可以分为单向直流变压器和双向直流变压器;此外通过直流变压器的并联与串联组合可以构成组合式直流变压器。[2]

背景

与交流输电相比,高压直流输电具有输送功率容量大、损耗小、输送距离远、稳定性好等特点,而有广阔的应用前景。目前在高压直流输电系统中整流侧和逆变侧,仍然要工频变压器来实现和交流电网相连,体积大,质量大。直流输电仍然作为交流输电一种辅助功能,没有直接用于用电设备。为了适应将来将高压直流输电直接应用于用电设备,尤其对大规模非并网风力发电等独立电力系统,原方案就显得笨重而不经济。需要具有和交流隔离变压器功能类似的直流变压装置,将高压直流电转换成隔离的满足用电设备要求的低压直流电。
近年来,随着大功率电力电子元器件及其控制技术的发展,通过电力电子变换技术实现电压变换和能量传递的新型变压器--电力电子变压器(PET)得到了越来越多的关注。以美国弗吉尼亚电力电子中心Fred C. Lee为首的学者系统地提出了直流变压器的概念。直流变压器在接近100%的等效占空比下工作,输出省去了滤波电感,结构简单;采用开环控制,易于实现软开关,可进一步提高开关频率,提高功率密度。