11/0.4kV智能变压器的设计

成果名称

11/0.4kV智能变压器的设计

成果联系人

徐霄

职称

中级

所在单位

自动化学院、人工智能学院

联系电话

Email

xu.xiao@njupt.edu.cn

技术成熟度

工程样机

技术分类

信息器件

核心专利号

2020900738

所属学科方向

一级学科

电气工程

二级学科

智能电网

应用行业

电气工程

项目概况：

智能变压器，是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。与常规变压器相比，智能变压器有很多优点，其突出特点在于可以实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制。EPT应用于电力系统后将会改善电能质量，提高系统稳定性，实现灵活的输电方式以及电力市场下对功率潮流的实时控制。

智能变压器的优点

1)体积小，重量轻，无环境污染。

2)运行时可保持二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调。

3)可保证一次侧电压电流和二次侧电压为正弦波形，且一二次功率因数可调。

4)变压器一二次电压、电流和功率均高度可控。

5)兼有断路器的功能，大功率电力电子器件可瞬时(μs级)关断故障大电流，也无需常规的变压器继电保护装置

本项目设计了一台11/0.4kV，500kW智能变压器，实现了高压侧的实时无功补偿、低压侧的实时调压、主动滤波和三相平衡。

关键技术：

智能变压器电路拓扑及控制电路设计，设计图简图如下：

基本原理主要是通过电力电子变换技术将入信号变换为较高频率信号，经高频变压器耦合到二次侧，然后再通过电技术将高频信号还原成工频交流输出。总的来说，按照变频部分的实现方法分为两大类：第一种是变换过程不存在中间直流环节，即直接AC/AC变换，第二种是变换过程中存在中间直流环节，即AC/DC/AC。

应用领域和市场前景：

随着实际生产中对电能质量的要求越来越高，传统的电能质量补偿装置(如静止同步补偿器、动态电压恢复器、有源电力滤波器和综合电能质量调节器等)功能较为单一，若为满足全部电能要求逐个安装，成本高，效率低，加之传统变压器及其配套监控，整个系统复杂性提高，不利于电能质量的控制。智能变压器具备解决这一问题的高性价比，因其本身具备无功补偿的功能，可灵活应对电压上升、电压闪变、电压谐波、电压跌落及三相输出电压不平衡等工况，并具备极短时间关断故障电流的能力，兼顾了断路器功能。除电力系统外，若对电能变换装置的重量和体积有特殊要求，如化工、航空、军事、医疗、航海等领域，智能变压器亦将拥有实际的应用前景。

合作方式（技术转让，技术开发，技术服务，技术咨询，技术入股）：

技术转让，技术开发，技术服务，技术咨询，技术入股

图片：（1-5张，文件大小不低于1MB，图片清晰，并标注图片说明）

所设计的固态变压器简图如下，相对于传统变压器多了旁路线圈，主要用于实现无功补偿、调压、滤波这三个功能。

通过仿真验证了通过智能变压器的分布式控制可以实现电网对新能源消纳能力80%的提高，无功需求的34%的降低，电网传输能力25%的提升，网损7%的降低，如下图所示。