單/三相阻抗源升/降電壓交/交變換器的製作方法

2023-05-16 23:08:56 1

專利名稱：單/三相阻抗源升/降電壓交/交變換器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交/交變換器，具體說是關於單相和三相PWM控制、可無級調節輸出電壓的交/交變換器。
背景技術：
對於只需要調節電壓幅值的應用場合，要實現體積小、成本低，無中間直流環節的PWM交流/交流變換器是較好的選擇。這種交流變換器除了可以實現電壓調節外，還可以實現功率調節，電氣隔離，濾波等功能。新型自關斷電力電子器件和PWM控制技術的應用可以顯著的提高交流/交流變換器的性能。
傳統的交流/交流變換器可以實現上述功能，但是存在電壓調節範圍小，開關交替導通時共態導通或共態關斷均會損壞電力電子器件，電路的EMI問題嚴重等缺點。
本發明的目的是提供一種新型的基於阻抗源變換器思想的交流/交流變換器，該變換器電路結構簡單，電壓調節範圍大，開關共態導通或共態關斷均不致損壞電力電子器件，交流輸入側電流諧波少。

發明內容
為實現上述目的，本設計提供了如下方案對於單相阻抗源升/降壓交/交變換器，其電路包含兩個交流電力電子開關(S1)和(S2)，一個由兩個電感(L1和L2)和兩個電容器(C1和C2)構成的X型的網絡，單相交流電壓源和負載，交流電力電子開關(S1)並聯於阻抗源網絡和負載之間，交流電力電子開關(S2)串聯於阻抗源網絡和電源之間，兩個交流電力電子開關(S1、S2)均由四個二極體構成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(S1、S2)工作在高頻開關狀態；對於三相阻抗源升/降壓交/交變換器，其電路包含兩個交流電力電子開關(S3)和(S4)，一個由三個電感(L1、L2和L3)和六個電容器(C1～C6)構成的X形的網絡，三相交流電壓源和負載，交流電力電子開關(S3)並聯於阻抗源網絡和負載之間，交流電力電子開關(S4)串聯於阻抗源網絡和電源之間，兩個交流電力電子開關(S3、S4)均由六個二極體構成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(S3、S4)工作在高頻開關狀態。
該變換器的輸出電壓是通過調節所述交流電力電子開關(S1或S2、S3或S4)的佔空比來控制的，可以低於或高於輸入電壓。
該變換器可用於如加熱爐的溫度、電光源的亮度、異步/同步交流電動機的轉速、電焊機的焊接功率等的控制和交流調壓器、交流穩壓電源、風力發電的功率變換、軍用電源、靈活交流輸電(FACTs)系統等應用場合。
本設計的阻抗源升/降壓交/交變換器包括輸入濾波器，交流電力電子開關，阻抗源網絡，輸出濾波器，電源和負載。經過兩個交流電力電子開關的高頻開關工作，阻抗源網絡的無源元件周期性的充放電，實現輸出電壓的升高或降低。
本設計引進獨特的阻抗源網絡，電路具有非常高的可靠性，並且可以避免兩個交流電力電子開關共態導通或共態關斷時損壞電力電子器件。由於電力電子開關的工作頻率遠高於電源和輸出電壓頻率，阻抗源網絡的無源元件值很小，整個電路的體積、重量均較小，效率高。


圖1是阻抗源升/降壓交/交變換器的電路結構圖；圖2是單相阻抗源升/降壓交/交變換器的電路結構圖；圖3是三相阻抗源升/降壓交/交變換器的電路結構圖；圖4是交流電力電子開關S1(S3)、S2(S4)的驅動信號時序圖；圖5是三相阻抗源升/降壓交/交變換器電路的一種應用實例。
具體實施方式
參照圖1，本設計的阻抗源升/降壓交/交變換器電路包括交流電力電子開關，阻抗源網絡，電壓源和負載。電路結構如圖中所示。當然還有輸入/輸出濾波電路。
圖2和圖3所示為單相和三相阻抗源升/降壓交/交變換器電路。
圖4是兩個交流電力電子開關的開關時序圖，二者都工作在高頻開關狀態。通過調節開關導通的佔空比，可以調節輸出電流大小。
圖5是三相阻抗源升/降壓交/交變換器電路應用於電機驅動的電路實例，通過該電路可以實現電機轉速的調節。
權利要求1.單/三相阻抗源升/降電壓交/交變換器，其特徵在於所述單相阻抗源升/降電壓交/交變換器其電路包含兩個交流電力電子開關(S1)和(S2)，一個由兩個電感(L1和L2)和兩個電容器(C1和C2)構成的X型網絡，單相交流電壓源和負載，交流電力電子開關(S1)並聯於阻抗源網絡和負載之間，交流電力電子開關(S2)串聯於阻抗源網絡和電源之間，兩個交流電力電子開關(S1、S2)均由四個二極體構成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(S1、S2)工作在高頻開關狀態。
2.根據權利要求1所述單/三相阻抗源升/降電壓交/交變換器，其特徵在於所述三相阻抗源升/降電壓交/交變換器其電路包含兩個交流電力電子開關(S3)和(S4)，一個由三個電感(L1、L2和L3)和六個電容器(C1～C6)構成的X形網絡，三相交流電壓源和負載，交流電力電子開關(S3)並聯於阻抗源網絡和負載之間，交流電力電子開關(S4)串聯於阻抗源網絡和電源之間，兩個交流電力電子開關(S3、S4)均由六個二極體構成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(S3、S4)工作在高頻開關狀態。
專利摘要本實用新型的單/三相阻抗源升/降電壓交/交變換器，涉及單相和三相PWM控制、可無級調節輸出電壓的交/交變換器，包含兩個交流電力電子開關，由電感、電容器構成的X型的獨特的阻抗源網絡，交流電壓源和負載，兩個交流電力電子開關均由4或6個二極體構成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關之一串聯於阻抗源網絡和電源之間，另一併聯於阻抗源網絡和負載之間，該變換器的輸出電壓是通過調節交流電力電子開關的佔空比來控制的，可以低於或高於輸入電壓。經過兩個交流電力電子開關的高頻開關工作，阻抗源網絡的無源元件周期性的充放電，實現輸出電壓的升高或降低。
文檔編號H02M5/293GK2779713SQ20042009026
公開日2006年5月10日 申請日期2004年9月17日 優先權日2004年9月17日
發明者房緒鵬, 錢照明, 彭方正 申請人:浙江大學