1概述
　　自20世紀(jì)以來，我國煤礦井下開始大量使用127V照明電源及其綜合保護(hù)裝置。到目前為止，我國煤礦井下選擇的照明器材仍以傳統(tǒng)電源為主，都是將工頻變壓器、組合開關(guān)及綜合保護(hù)裝置組合在一起，裝在一個隔爆外殼中，為煤礦井下設(shè)備供電。隨著井下開采規(guī)模增大，巷道與綜采工作面加長，井下供電電壓的提高，近幾年出現(xiàn)了使用大容量6kVA、8kVA乃至10kVA的電源。但這些電源大多還是以工頻變壓器為設(shè)計主體，其體積大、質(zhì)量大、效率低，在將660V電壓變?yōu)?27V電壓的過程中造成了比較嚴(yán)重的能量損耗。
　　使用電力電子變壓器進(jìn)行調(diào)壓近年來得到快速發(fā)展，其主要性能有：無電網(wǎng)污染；輸出電壓穩(wěn)定；功率因數(shù)可調(diào)；具有高度的可控性；具有可靠的電路檢測保護(hù)功能。因此，研究體積小、質(zhì)量小、效率高的電力電子變壓器來取代工頻變壓器成為了現(xiàn)階段的一個主要研究課題。
　　2采用電力電子變壓器交流調(diào)壓
　　電力電子變壓器的設(shè)計思路源于具有高頻鏈接的AC/AC變換電路。它是一種含有電力電子變換器且通過高頻變壓器實現(xiàn)磁耦合的變換裝置，其突出特點在于通過變換器實現(xiàn)對其交流側(cè)電壓幅值和相位的實時控制，可實現(xiàn)變壓器原副邊電壓、電流、功率的靈活調(diào)節(jié)。電力電子變壓器的實現(xiàn)方案主要分兩種：一是變換中不含直流環(huán)節(jié)的AC/AC變換；二是在變換中含有直流環(huán)節(jié)的AC/DC/DC/AC變換。其中第二種方案的主電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
　　
　　圖1電力電子變壓器主電路結(jié)構(gòu)圖
　　3一種AC/DC變換器
　　由圖1可以看到，該電力電子變壓器主要分為三個模塊：輸入整流級、DC-DC變換級和輸出逆變級?；诂F(xiàn)代電力電子技術(shù)，使用適當(dāng)?shù)姆椒▽D中的開關(guān)管進(jìn)行控制，該裝置就可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)的工頻變壓器相同的功能。二者相比較，傳輸功率一定時，電力電子變壓器不僅體積、質(zhì)量比工頻變壓器小的多，而且其性能要比工頻變壓器好。
　　但基于傳統(tǒng)的整流和逆變方法的電力電子變壓器有兩個主要缺點：一是對于大功率、高電壓的電路來說，開關(guān)管的耐壓能力有限；二是整流和逆變中用到了太多的開關(guān)管，降低了電路運行的穩(wěn)定性，增加了能量的損耗，提高了電路成本。因此，針對電力電子變壓器前端的AC/DC整流部分，文章給出了一種的單級高頻隔離的三相AC/DC變換器，并且在理論上證明了其用于煤礦井下無工頻變壓器照明電源設(shè)計的可行性。其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，該結(jié)構(gòu)可以取代圖1中虛線框中的輸入整流級和DC/DC變換級。通過圖1與圖2的對比可以看出，該結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)AC/DC的過程中只使用了三個開關(guān)管，開關(guān)器件使用的減少可以簡化電路結(jié)構(gòu)，減少電路損耗；輸入端采用PWM整流方法，功率因數(shù)可調(diào)且可實現(xiàn)高功率因數(shù)運行；DC/DC環(huán)節(jié)基于正反激電路設(shè)計，可穩(wěn)定輸出電壓。
　　該單級高頻隔離三相AC/DC變換器的工作原理為：在輸入整流端采用PWM整流的方法，從而在變壓器原邊Np兩端產(chǎn)生PWM方波；原邊的功率通過副邊線圈N5傳遞給負(fù)載，Lo和Dd組成了續(xù)流回路，保證了負(fù)載電壓的穩(wěn)定性；變壓器副邊線圈Nd和二極管Dd以及負(fù)載組成的回路作用是給變壓器去磁。這樣就使變換器工作在負(fù)載電流連續(xù)（CCM）和輸人電流斷續(xù)（DCM）的模式下，可以實現(xiàn)上述各種優(yōu)良性能。