摘要：为了进行宽范围的电能变换，设计了一种新型的电能变换系统。该变换系统由一种新型的变比可调变压器和电力电子电路构成，根据变压器工作频率的不同，系统可分为工频和中频两种拓扑结构。变比可调变压器是整个变换系统的核心，因而详细介绍了其结构、变比切换顺序、限流电阻的选择以及变比的设计。以超级电容储能的应用为例，介绍了中频变换系统在超级电容放电和充电两种情况下的工作模式和控制方法。在Matlab／Simulink环境下搭建了基于超级电容的三相中频宽范围电能变换系统的模型，对超级电容放电和恒流充电两种工况进行了仿真，并在一台5kVA的单相中频系统样机上进行了硬件试验。仿真结果表明，通过对变比以及电力电子电路的控制，超级电容端电压能够大范围变化，而系统电压可以保持稳定。硬件试验结果表明变比可调变压器的变比切换过程对系统输出无影响，验证了系统在实用中的可行性。

关键词：宽输入范围 拓扑结构 变比可调变压器 超级电容储能 恒流充电 

单位：华中科技大学电气与电子工程学院湖北省电力安全与高效利用重点实验室 武汉430074 河南新乡供电公司 新乡453002 湖北万洲电气集团有限公司 襄樊441002