Boost型三电平AC/AC变换器

针对高输出交流电压的升压场合,研究Boost型三电平AC/AC变换器。相比于Boost型两电平AC/AC变换器,该变换器通过增加开关管数量和引进飞跨电容,构造了中间电平,可使开关管的电压应力降低一半,滤波器重量体积大大减小。其拓扑可以看成是两个输出电压极性相反的Boost型三电平DC/DC变换器组合而成,该变换器输入输出电压同相位,其飞跨电容电压等于输出电压的一半。详细分析其电路工作原理,给出一种新颖的控制策略,可对输出电压和飞跨电容电压同时进行控制;研制一台原理样机,给出了实验波形与测量结果。实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

三电平Cuk型AC/AC变换器设计

针对传统AC/AC变换器的输出电压质量不高、大电压下开关管承受能力弱、输入输出电流纹波大的问题,提出了一种新型三电平Cuk型AC/AC变换器,为减少开关管尖峰和电路损耗,又设计了一种CLC无损缓冲电路。叙述了该变换器的工作原理,设计了主要参数,采用带电流极性检测的电压闭环控制方式,建立了该变换器和CLC的电路仿真模型。仿真结果表明,该变换器具有输出三电平、输出电压THD小、电压应力减小的优势,可适用于对电压质量要求较高的中大功率高压场合。该三电平的CLC缓冲电路可以有效降低电子开关器件的尖峰电压,实现零开断。     

正激式交-交型三电平AC/AC变换器

提出了正激式交-交型三电平AC/AC变换器电路拓扑,该电路拓扑由三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器等构成,电路拓扑简洁,两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、输出滤波器前端获得三电平低频电压波,能够将一种不稳定畸变的高压交流电变换成同频率稳定的正弦交流电压,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了技术基础.本文分析研究了这类变换器的电压瞬时值反馈控制策略、工作模式与稳态原理,给出了变换器外特性及磁复位所需满足的条件,并与传统的正激式两电平AC/AC变换器进行了比较,得出可以减小滤波电感并能降低主开关管电压应力等结论.最后通过原理试验波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性.     

采用辅助变压器的全占空比调节三电平AC/AC变换器

高压大功率变换场合下,传统三电平AC/AC变换器需要同时控制输出电压和飞跨电容电压,使得控制电路相对复杂,且输出电压和负载范围受到限制。为此提出了一种采用辅助变压器的全占空比调节三电平AC/AC变换器,其飞跨电容电压由辅助变压器直接供给,无需通过其他控制电路进行调节。该变换器只有输出电压1个控制对象,其控制简单、易于实现,可全占空比满幅调节输出电压,且辅助变压器的容量很小,只需略大于飞跨电容的无功负载。详细分析了电路工作原理,并研制了原理样机。实验结果表明,采用简单的控制电路就可实现三电平AC/AC变换器的全占空比满幅调节。     

输入并联输出串联AC/AC变换器的研究

传统两电平AC/AC变换器的开关管电压应力高,输出电压和输入电流谐波含量较高。针对此问题,基于多模块串并联组合变换器的相关技术,提出了一种输入并联输出串联(IPOS)电流源高频交流环节AC/AC变换器。为保证该变换器的正常工作,研究并提出了一种均压控制策略。此控制策略实现了该变换器在4种工作模式下的输出均压和输入均流。实验结果验证了该变换器的工作原理和控制策略的正确性,该变换器适用于较低输入电压和较高输出电压交流电能变换场合。     

Buck型三电平AC-AC变换器控制策略研究

详细分析了Buck型三电平AC/AC变换器拓扑结构和工作原理,提出了一种在联合输出电压和飞跨电容电压控制的基础上结合输入电压极性判断的控制策略,实现了输出电压和飞跨电容电压的闭环控制,并研制原理样机对该控制策略进行了验证。实验结果表明,采用该控制策略的Buck型三电平AC/AC变换器具有结构简单、易于实现、波形品质好等优点。该变换器相比于其两电平变换器,可以使开关管的电压应力减小一半,并大大减小输出滤波器的大小,适用于高压大功率场合。     

级联式Buck-Boost AC／AC变换器

详细分析了Buck型和Boost型AC/AC变换器的工作原理及其控制方法,在此基础上提出了一种新型级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其三模式控制策略.三模式控制策略是比较输入电压与基准输出电压的大小,使得变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和滤波模式.该电路虽然由Buck型和Boost型AC/AC变换器2级变换器级联而成,并采用2级占空比调制,但实际上最多只存在一级功率变换,具有控制简单、变换效率高、开关管电压应力低等优点.仿真结果证明了级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其控制策略的可行性和理论分析的正确性.     

推挽式高频链三电平AC/AC变换器的分析与仿真

提出了由多电平变换器、高频变压器、输出周波变换器等构成的推挽式高频链三电平AC／AC变换器电路拓扑,有电路简洁、两级功率变换、双向功率流、高频电气隔离的特点,能够将不稳定畸变的交流电变换成同频率稳定的正弦交流电,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了技术基础。分析了该变换器的工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略,给出了变换器外特性公式,得出了可以减小滤波电感并能降低主开关管电压应力等结论,通过PSPICE仿真证实了该变换器的正确性和先进性。     

一种新型正激式三电平逆变器

本文提出以正激变换器为基础的正激式三电平逆变器。该变换器电路结构由依次连接的输入高压直电源、三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器、输出滤波器以及输出交流负载构成,具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换（DC／HFAC／LFAC）、双向功率流、输出滤波器前端获得三电平低频电压波、负载适应能力强、适用于大功率变换场合等特点,能够将一种不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电压。和传统的正激式两电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器能减小输出滤波电感、并能降低变换器主功率开关管电压应力的结论。同时,分析了该逆变器的工作原理,设计了控制策略,并通过仿真论证了该逆变器电压应力小、输出电压质量高等特点。     

基于Buck-Boost的AC/AC变换器设计

利用Buck-Boost电路输出电压理论上可以在零到无穷大之间变化的特点,将Buck- Boost斩波电路应用于交流电压变换,提出了一种变比可以连续变化的固态变压器.与传统的自耦调压器相比,基于Buck-Boost变换器的固态变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点,并且由于采用了电压反馈控制,使得其输出电压不受负载变化的影响,外特性较硬.针对四象限开关存在的换流问题,提出了该变换器的换流策略,在理论分析的基础上,设计制作了一台AC/AC调压器,实验结果验证了该变换器的可行性.     

单级三电平交流斩波器的控制策略研究

提出了新颖的单级三电平交流斩波器的电路结构及拓扑族.该电路结构由三电平变换器以及输入、输出滤波器构成,能够将一种不稳定的、劣质高压交流电直接斩波成稳定或可调的优质正弦交流电.其拓扑族包括Buck式、Boost式、Buck-Boost式等结构.该类交流斩波器适用于高输入电压AC/AC变换场合,具有单级功率变换,拓扑简洁,...     

全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器

本文在传统全桥电流源型AC-AC变换器的基础上,根据多电平技术的优点,在AC-AC变换技术中引入多电平技术,提出了一种全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器。该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、输出只需电容滤波减小输出滤波器,提高了变换器功率密度等优点。分析研究了变换器的工作模式、稳态特性与电压瞬时值反馈控制策略。理论分析及仿真实验表明,该变换器输出电压波形质量好,滤波器前端获得三电平,减小了开关管电压应力。     

双Buck双向交流斩波器

提出一种新颖的双降压式交流斩波器。传统交流斩波器换流时必须遵循严格的换流次序,存在换流时器件电压尖峰过高的问题;一般采用等占空比调制,对交流系统已有的谐波畸变没有任何抑制能力。双降压式交流斩波器可实现AC/AC直接降压变换,或反方向的AC/AC直接升压变换。采用电流单向开关和半周工作方式,结构简单、所需器件较少;由于电路结构的内在特点,无桥臂直通的可能,功率器件可同时导通,从根本上消除了换流电压尖峰;采用滞环电流控制方案的双降压交流斩波器具有良好迅速的输出电能瞬态调节能力,可得到高质量的输出电压波形。试验验证了以上分析的正确性。     

桥式直接交交斩波变换器及换流策略研究

为解决交流斩波功率变换器中双向全控电力电子开关结构复杂、换流过程繁琐的问题,研究了一种新颖的桥式直接交交斩波变换器,并提出了与之相适应的非互补控制换流策略。首先通过改进变换器结构和功率流向,取代了单管组合式双向全控开关的设计方案,简化了多路驱动电路间的隔离设计,使线路分布参数的影响较小,开关器件与驱动电路的一致性好,成本降低。换流策略设计了有源、续流和死区3种工作模式以及多种性质负载条件下的换流路径,消除了输出电压失控区间,且不使用电流极性检测环节。最后设计了功能样机,在多种负载条件下进行了性能测试。实验结果验证了方案的有效性。     

准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器

由于Boost型功率因数校正(PFC)变换器输出电压必须高于交流电压峰值,因此当负载电压较低时,其需要级联直流/直流(DC/DC)变换器,不利于系统效率提高。以优化PFC变换器随电网电压变化的瞬时效率、进而提升整体效率为目标,研究了一种单相三端口PFC变换器。通过将传统三电平Boost变换器的低压侧分压电容直接用作负载输出端口,并构造出一个高压端口,可以实现交流输入侧和直流负载侧之间的准单级功率变换,有效减小了系统中功率变换的级数,从而实现PFC变换器整体效率的提升。此外,准单级功率变换的特性还有利于减小后级DC/DC变换器的电压电流应力和功率损耗,进一步提高交流/直流(AC/DC)变换器的整体效率。文中详细分析了三端口PFC变换器的工作原理和控制策略,建立了损耗分析模型并进行了仿真验证。最后,利用2kW实验样机验证了所研究变换器在改善系统效率方面的有效性。     

组合式交流变换器研究

输入串联、输出并联变换器,能降低变压器输入侧开关管的电压应力和输出侧开关管的电流应力,适用于高输入电压、低输出电压电能变换场合.基于模块化思想,提出了一种输入串联、输出并联组合式电流源高频环节交流变换器,研究了其工作原理和控制策略,此控制策略实现了该变换器的均压均流控制.通过样机实验验证了输入串联、输出并联电流源高频环...