1.电力电子变压器
电子电力变压器是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置, 它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。依据变换器是否具有中间直流环节，电力电子变压器可以分为AC-AC型和AC-DC-AC型。
1.1 AC-AC型电力电子变压器
AC-AC型电力电子变压器的基本结构如图1所示，输入的工频电压信号经过一次侧变换器变换为高频信号，该信号经过高频变压器耦合到二次侧变换器，在经过解调制得到输出交流电压。
图1：AC-AC型电力电子变压器
1.2 AC-DC-AC型电力电子变压器
AC-DC-AC型电力电子变压器的结构如图2所示，交流输入经过AC-DC整流，再经过DC-DC中高频直直变换器，最后经过DC-AC输出交流。相比于直接型AC-AC型电力电子变压器，AC-DC-AC型电力电子变压器
图2：AC-DC-AC型电力电子变压器
三相AC-DC-AC型电力电子变压器的结构如图3所示，输入为三相交流电源，每相经AC-DC-AC变换得到三相输出交流电源。
图3： 三相AC-DC-AC型电力电子变压器结构
2.电力电子变压器在机车牵引系统中的应用
中国高铁走出去，作为中国国家战略，高速铁路已然成为中国新的“外交名片”和“形象代表”。同时，高速铁路也正在改变着我们的出行方式。从蒸汽机车到内燃机车再到电力机车，机车发展走过了近200年的历史。
先来感受一下，高速列车之美！从左到右分别是CRH1，CRH2，CRH3以及CRH5的不同型号。
中国高铁的实验速度已经达到了605Km/h，随着高铁技术的发展这一速度记录也必将被打破！
能够有如此优越的动力性能，其牵引系统肯定是功不可没，图2-1是简化后的动车组牵引系统示意图，其主要包括单相牵引网、牵引变压器、机车车载电力电子变换器装置(单相二极管箝位整流器和三相逆变器)以及牵引电机。
图2-1：牵引系统简图
现行的牵引网采用的是单相供电系统为动车组提供动力，电压有效值是25KV，频率是工频50Hz；电力电子变换器的整流和逆变部分均采用的是单相二极管箝位三电平的电路，先经过单相整流器整流，再经过三相逆变器为牵引电机供电；牵引变压器的主要作用是实现电压变换以及电压隔离，前面提到牵引网的电压是25KV，而现行商业化的大功率IGBT模块最高耐压等级是6500V(当然随着新型的IGBT器件的出现如SiC，IGBT模块的耐压等级将会有很大的提升)，对于箝位式的单相整流器来说，即使采用6500V的IGBT模块也无法承受25KV的电压等级，而且25KV只是额定电压，当有机车在刹车制动回馈能量时，牵引网受到到冲击的电压可能高达31KV。因此牵引变压器的作用之一就是电压变换，将牵引网的25KV电压变换为2000V左右(对于不同型号的动车组，变压器二次侧电压等级不同)为单相整流器供电。
然而，现在问题就来了：牵引变压器作为机车牵引系统中的主要部分，但负责牵引系统的重任，其结构和性能到底如何呢？牵引变压器的主要结构如下面的三图所示：
在牵引系统中的牵引变压器，相比于在之后所要说的电力电子变压器在结构上来说相对简单，易于工程应用。然而牵引变压器有其固有的弊端，对于电网来说，变压器本身就是一个非线性负载，这必将导致电网谐波产生，而谐波的产生是电力系统中所不希望看到的；其次，牵引变压器的损耗较大，因此效率不是很高，通过参考文献其效率约为95%左右；更重要的是其体积庞大，质量过重，这样就占据了很多牵引机车上的空间，同时增大了牵引机车的自重。
这是工频变压器和高频变压器的体积直观比较
因此，该牵引变压器是否可以被电力电子变换器取代，从而可以取消工频牵引变压器成为了一个研究的方向。
对于这一课题的研究，早在2006年，瑞士ABB公司就已经在着手了，并且在2012年成功研制出一台容量1.2MVA的样机，并且在15KV/16.7Hz瑞士联邦铁路系统中试运行成功[1,2]。他们采用的基本结构如图2-2所示，称之为电力电子牵引变压器(Power Electronic Traction Transformer, PETT)，其结构主要包括H桥级联整流，半桥DC-DC变换器，DC-DC变换器中采用中频变压器(Medium Frequency Transformer, MFT)。
与中国高速铁路供电系统不同，瑞士联邦铁路的牵引网采用的电压等级是15KV，频率为16.7Hz。
在整流侧采用级联的形式，前面提到过，受限于开关器件耐压等级的限制，单个H桥整流器是无法直接与牵引网相连从而实现整流的。为解决耐压问题，在整流侧采用级联的形式，这样不仅可以提高耐压等级，还可以采用较低耐压等级的器件通过级联的方式实现较好的耐压值，因此可以节约成本。级联多电平结构作为三种基本多电平结构的一种，在高压大功率场合有着其他多电平结构无法媲美的优势。因此，级联的结构主要为提高整流器的耐压等级，同时增大整流器的容量；
在DC-DC变换器中采用了半桥结构，并且采用了谐振技术实现系统的零电压开关(Zero Voltage Switch, ZVS)，以实现系统的开关损耗，提高效率；
MFT的作用是实现电压隔离以及电压变换，因为采用了中频变压器，变压器的体积相比于工频变压器就大大减小了。
图2-2：电力电子牵引变压器
未完待续......
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