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配电网及其自动化技术研究
Research on Power Distribution Network and Its Automation Technology
（二）基于 PET 的智能配电变压器
PET由高频变压器与若干个变流器环节级联而成，通过对各变流器环节的合
理控制便可使其具备相当丰富的控制功能。经过多年研究，PET衍生出了多种
电路拓扑，1-5图A所示为早期的一种基于直接交流变换的PET电路拓扑。图A中
PET电路拓扑采用双向开关结构的功率器件构成H桥结构，采用交流斩波控制实
现工频到高频的直接变换，从而有效减小变压器的体积。该拓扑无中间直流环
节，效率较高；此外，采用移相控制方法能实现功率因数矫正等功能，但功能有
限，控制较为复杂。
目前广泛讨论的PET电路拓扑则是如1-5图B所示的7级拓扑。该拓扑包含4个
变换器环节①/③/⑤/⑦、2个直流母线环节②/⑥以及高频变压器环节④。虽然其
效率低于1-5图A所示的AC/AC型结构，但其功能很强，调节范围宽。借助直流
母线环节②/⑥，能很方便地接入分布.式电源，实现交直流混联配电网。基于电
压源型变流器的相关控制技术，能有效解决前文提到的各类电能质量问题，显然
十分符合智能配电变压器的应用需求。
然而配电网的电压等级为10kV高压输入，400V低压输出。受限于目前高压
大功率半导体器件的制造水平及成本，在1-5图B中，对于配电网的10kV侧，高
压整流AC/DC环节①的变换器往往需要多个低压功率模块进行串联以应对较高的
电网电压。此外，为应对低压侧较大的电流，在1-5图B中，环节⑤及环节⑦往往
需要多个功率模块进行并联。为此，将PET作为智能配电变压器在实际场景中大
规模应用时必须采用特定的多重化电路。这部分内容对基于级联H桥（cascaded
H-bridge，CHB）、模块化多电平变流器（modular multilevel converter，
MMC）、中点钳位（neutral point clamped，NPC）这3种典型PET电路拓扑的智
能配电变压器的主电路拓扑进行分析说明。
1-5图C所示为基于CHB型PET的智能配电变压器主电路拓扑。其中CHB型
PET拓扑高度模块化、易于扩展，冗余设计方便，控制策略相对简单，获得了国
内外学者的广泛关1-5图C所示的CHB型PET虽然原理简单，但A/B/C三相均需要
大量的变流器模块及高频变压器，三相总体需要的变流器及变压器数量较多，从
而导致相应的智能配电变压器结构比较复杂，而且该结构也无法提供高压直流
母线。
为简化系统结构，环节④所示的多个双绕组高频变压器可用一台多绕组高频
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