中國電工技術學會定于2016年7月10~11日在北京鐵道大廈舉辦“2016第十一屆中國電工裝備創新與發展論壇”，主題為“電工行業十三五規劃研究與解讀”，并設“智能制造與電工裝備行業的轉型升級”“智能開關設備的關鍵技術與最新發展”兩個分論壇。

請感興趣的讀者掃描下方的二維碼（或關注微信公眾號“電氣技術”），瀏覽會議詳情和進行快速注冊報名。注冊時請準確填寫相關信息，會議服務人員將及時與您確認參會事宜。

上海交通大學電子信息與電氣工程學院風力發電研究中心、南方電網調峰調頻發電公司的研究人員高寧、陳強等，在2016年第6期《電工技術學報》上撰文指出作為固態變壓器中的核心部件，大功率隔離型雙向直流變換器的效率優化至關重要。

通過分析雙移相橋式隔離型直流變換器的工作原理，詳細計算了包括中頻變壓器在內的直流變換器損耗分布，得出直流變換器的損耗分布結果，用以指導直流變換器的效率優化。

基于損耗分析結果，為提高直流變換器的效率，研究一種基于模式切換的控制方式，從而實現了全功率范圍內的損耗更優控制。最后，搭建額定容量為35kW的實驗樣機，實現了本文所述的控制方式，不同漏感條件下樣機的實測效率為98.1%和97.6%，驗證了損耗分析及控制算法的正確性。

固態變壓器（Solid State Transformer, SST），又稱為電子電力變壓器（Electronics Power Transformer, EPT），是一種適于智能電網應用的新型智能變壓器，其概念可追溯到20世紀60年代[1]。

與傳統變壓器相比，SST具有如下優勢：①變壓器一次、二次側頻率可調（可為直流）；②可實現無功補償，改善電能質量；③空載損耗幾乎為零；④采用中、高頻隔離，功率密度高。

SST作為智能電網的核心設備之一，近年來倍受國內外學者的關注[2,3]。文獻[4]中將儲能單元與SST結合，使其具備了跨越瞬時電壓中斷的能力。

H. Akagi在文獻[5,6]中提出了一種級聯背靠背SST系統，并加入了各單元母線電壓間的平衡控制，給出了實驗結果，文獻[7,8]也從不同側面解決了平衡問題。當SST用于孤島運行時還可通過功率下垂控制穩定微網頻率[9,10]。隨著半導體技術的發展，SST的應用領域還將進一步拓寬[11]。

圖1給出了一種三相2MV·A/10kV-672V固態變壓器系統實例，其中單個直流變換器模塊額定功率為35kW。該系統通過LFAC-DC-HFAC-DC能量變換橋接交、直流電網，在機車牽引領域曾有類似先例[12]。

圖1 2MV·A/AC 10kV-DC 672V固態變壓器系統

SST中的負責能量傳遞的核心部件是雙移相橋隔離型雙向直流變換器（Dual Active Bridge, DAB），具有高效率和高可靠性的優勢[13-15]，是本文的研究對象。

為提高DAB的效率，文獻[16]對一種Boost型DAB直流變換器進行詳細分析，考察了寄生參數對軟開關的影響，并給出實驗結果。文獻[17,18]則提出了雙移相控制方法，可消除變壓器中的無功功率，從而降低了變壓器銅損和開關器件的導通損耗。

本文分析DAB工作原理，研究一種基于移相/梯形電流雙模式動態切換的控制方法。在此基礎上，搭建額定功率為35kW的DAB實驗樣機進行驗證，樣機額定工況效率為98.1%。

結論

本文對應用于固態變壓器的大功率隔離型雙向直流變換器的損耗分布進行了研究，分析了DAB的工作原理與損耗分布，對一種基于控制模式動態切換的損耗優化方案進行了理論分析和實驗驗證。搭建了實驗平臺，在樣機上實現了控制模式的動態切換。

采用動態切換控制后，DAB的效率得到了優化，在不同漏感條件下額定效率分別為98.1%和97.6%，基本滿足固態變壓器的效率要求。

（本文有縮減，進一步閱讀請訪問期刊官方網站，可免費下載全文PDF版。）

電氣技術（微信號：dianqijishu）

關注電氣工程技術、聚焦學科前沿發展