摘要：现代技术快速发展，引导社会各领域进入了现代化、信息化发展阶段。其中高频环节电力电子变换技术作为一项重要技术，与国计民生相关电能存在密切联系，有效克服了低频环节的重量大、噪音大等弊端，在很大程度上提高了交流器特性，实现对电能高效处理，在电力、通讯等多个领域具有巨大的应用价值。文章从高频环节电力电子变化技术入手，从技术类型角度探讨变换技术现状及未来发展，旨在为我国各领域发展提供技术支持。
关键词：高频环节；电力电子变换技术；发展
前言：近年来，我国技术研究力度日渐增强，逐渐掌握了很多高端技术。在相关领域发展中，常常遇到直流与交流电能相互转换的情况，故电力电子变化技术在其中发挥着至关重要的作用。其中高频环节技术能够解决能源紧张的限制，充分利用太阳能、风能等可再生资源，从而促进我国相关产业持续发展。因此加强对变换技术发展的研究具有现实意义，能够帮助我们进一步掌握该项技术，提高技术应用效果。
1、高频环节电力电子变化技术概述
该项技术，是建立在电力半导体器件基础之上，将具有不稳定、劣质特点的直流电、交流电转换成稳定、优质电流的一种静止交流技术[1]。该项技术涉及类型较多，如高频环节DC/AC、AC/AC等类型，它最早出现在上个世纪七十年代，由1个并联逆变器、12个晶闸管构成，在实践应用中，具有自适应换流、电气隔离等优势。当时社会背景下，由于半导体器件自身限制，谐振储能电路工作频率主要集中在2~4kHz之间，无法充分展示高频环节的优势。相比较低频环节，其中的高频变压器能够克服体积大、重量大及成本高等弊端，更具现代意义。
2、高频环节电力电子变换技术发展与现状分析
2.1DC/AC变换技术
基于功率传输方向来看，该项技术分为单向与双向两种；从功率变化级数来看，分为两级、准单级及单级三种。其中直流变换器在应用中，能够将不稳定的直流电转换为稳定的直流电。美国航空电子仪器公司在上个世纪设计的这类逆变器，变换率高达80%，具有转换效率高、应用范围广等特点，为诸多行业带来了更多机遇[2]。目前，太阳能、风力等新型能源在发电中的应用，存在电力供应不稳、连贯性差等不足，为了提高能源利用率，引入该变换器，能够实现对能源的优化，将不同能源联合汇入到分布式发电系统中，为用户提供优质电能。另外，准单级单向变换器，主要借助电压瞬时值反馈控制策略，实现对电流的转换[3]。由于在阻性轻载、空载时输出存在波形畸变现象，故利用该逆变器，能够提高转换率，高达90%以上。在运行中，当输出的电压反馈绝对值＜基准电压绝对值时，电源会向负载传递能量。反之，会出现反激式能量回馈，以此来保证输出的电压质量符合使用需求。
随着时代进步和发展，为了减少功率变换级数，在实践中，研究人员提出了一种单级双向变换器，输入的电压，经过逆变器调整，会变成低频交流电，适用于双向功率流场合，如交流微网系统储能模块等。
2.2AC/DC变换技术
该项技术是高频环节变换技术逆变换。直流变换器由两级、准单级及单级三种电路结构构成。此类变换器在应用中，具有单向功率流、单级高效功率变化等特征[4]。相关研究者提出了一种单级双线串联谐振周波变化策略，能够实现对两个有源桥的控制，确保能量双向流动。
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逆变器是由整流器与隔离型单向Buck等构成，其中整流器会对输入的功率因素进行校正，去掉LC滤波器后，利用整流器将不稳定的电流予以调整，使其能够发挥积极作用，以此来获得任意值，促进能量之间互相反馈，更为灵活地控制电流，满足用户对电力能源应用需求。
2.3AC/AC变换技术
在实践应用中，该项技术能够将劣质交流电变为不同的、优质的正弦交流电。具体来说，AC—DC—AC型变换器，建立在高频环节基础之上，由整流器、变换器构成，对于同频变换具有积极作用。此外，为了增强变换器负载过载可靠性，基于电路对偶原理，相关学者提出了单级变换器电路结构[5]。虽然，此类变换器能够有效提高转换可靠性，但是在实践中，仍然需要解决启动时磁饱和、能量释放限制等问题，才能够确保该项设备性能得到有效发挥。
现阶段，还有一种周波变换器，通过对输入的电压极性与工作模式进行反馈处理，能够兼顾同频与变频电流交换，具有电路拓扑简洁、双向功率流特点。但是在随着相关领域发展，对容量要求较高，而这种变换器容量较小，无法满足实践应用需求。基于此，并联扩容技术的出现及应用，有效解决了这一问题，通过对输出与输入周波变换器移相角对功率流予以调整，能够保持电流始终处于平稳状态，不会出现电压高峰，确保供电稳定性，以免对用电终端机械设备产生不良影响。此外，还有一种单级三电平变换器，用于实现高压输入输出场合交流调压。
2.4其他变换技术
随着现代技术不断发展，针对高频环节变换技术的研究，将会朝着非线性控制策略、实现控制硬件手段等方向发展。其中单周期控制等非线性控制策略，在很大程度上改善动态响应速度，但稳态精度有所下滑。同时，针对控制硬件手段，利用的DSP数字控制技术，具有可重复性、耐用性强等特点，在实践应用中取得较好的效果。目前，数字控制技术直接应用，局限于固定频率当中，当将其与模拟控制技术有机整合到一起，能够在一定程度上简化电源变换器控制流程，使得电能转换更加便捷，提高设备运行可靠性，为实际生产工作提供更多支持。
结论：根据上文所述，高频环节变换技术类型较多，其适用范围非常广泛，具有极大的市场潜力。不同变换技术利用的变换器也有所差别，在实践中根据具体需要进行合理选择即可。本文对高频环节电力电子变换技术现状及其未来发展进行了分析和研究。随着钢铁原料日渐紧张，高频环节变换技术优势愈发明显，随着科学技术不断年发展，我们要加大对其进行深入研究，促使其朝着高频率密度、高可靠性、智能化方向发展，从而为电动汽车、轨道交通等新兴领域注入更多力量，推动社会经济快速发展，为人们带来更多便利。
参考文献：
[1]陈道炼，张杰，陈艳慧.高频环节电力电子变换技术的发展与现状[J].电力电子技术，2014，（06）：1-11.
[2]陈启超，纪延超，潘延林，王建赜.配电系统电力电子变压器拓扑结构综述[J].电工电能新技术，2015，（03）：41-48.
[3]许明艳，张全柱，邓永红，李学哲.多环节单/三相电力电子功率变换器的研究设计[J].华北科技学院学报，2012，（04）：30-34.
[4]王俊，毕长生，谢易澎，董文静.采用零电压移相全桥变换器的电力电子变压器的仿真研究[J].沈阳农业大学学报，2012，（05）：629-632.
[5]陆玉.电力电子变压器在混合微电网中的应用[J].黑龙江科技信息，2017，（03）：151.
论文作者:张凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
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