[发明专利]一种固定变比开关电容型AC/AC变换器的实现方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种固定变比开关电容型AC/AC变换器的实现方法，属于电力电子变换的技术领域。

背景技术

传统的交流电能变换通常采用电磁变压器，具有电气隔离、效率高、容量大等优点，但也存在体积大、音频噪声大、谐波污染等缺点。同时传统的电磁变压器满足不了电气电子设备小型化的要求。

电力电子系统集成化的关键技术之一是磁性元件(电感或变压器)的小型化和微型化，在软开关技术下提高开关频率无疑是一个十分有效的措施，这样电路中电感和变压器的体积都可以缩小，整个电路的性能都得到提升；然而，当开关频率达到400KHz-500KHz左右时，主开关与磁性元件的损耗增加，转换效率下降，电磁噪声加大，用于抑制噪声的滤波电容的体积随着增大，再提高开关频率，只能带来负面的影响，因此，通过提高开关频率的方式减小电源体积已经没有余地。

减少磁性元件的基本思路是发展无感变换器，开关电容型AC/AC变换器就是一种典型的无感变换器，它是将电容和一定数量的功率开关组合起来，电容的充放电通过对功率开关的控制实现，由电容和功率开关的组合实现许多不同变比的电路。因此，深入研究开关电容型AC/AC变换器原理，并基于此设计结构简单、控制简便、成本低廉的新型电子变压器来取代传统的变压器，有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定变比开关电容型AC/AC变换器的实现方法。

本发明采用的技术方案是：

一种固定变比开关电容型AC/AC变换器的实现方法，其输入端与220V50Hz市电连接，输出端与负载电阻连接，主电路由电容C₁、C₂、C₃、C₄、C₅和功率开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆组成，输入电源u₁的正极与第一功率开关管S₁的漏极连接，第一功率开关管S₁的源极与第二功率开关管S₂的漏极连接，第二功率开关管S₂的源极与第三功率开关管S₃的漏极连接，第三功率开关管S₃的源极与第四功率开关管S₄的漏极连接，第四功率开关管S₄的源极与第五功率开关管S₅的漏极连接，第五功率开关管S₅的源极与第六功率开关管S₆的漏极连接，第六功率开关管S₆的源极与输入电源u₁的负极连接，第一电容C₁并联在功率开关管S₂、S₃的两端，第二电容并联在功率开关管S₁、S₂的两端，第三电容C₃并联在功率开关管S₃、S₄的两端，第四电容C₁并联在功率开关管S₅、S₆的两端，第五电容C₅并联在功率开关管S₁、S₅的两端，驱动电路提供功率开关管的驱动信号分别与各功率开关管的栅极连接。

电路拓扑结构为降压变换器时，主电路中各电容两端的电压等于输入电压的1/3，并且不含有直流分量，可以实现固定电压变比1/3；电路拓扑结构为升压变换器时，主电路中各电容两端的电压等于输入电压，并且不含有直流分量，可以实现固定电压变比3。

驱动电路提供驱动功率开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的PWM信号，控制功率开关管的导通与关断，使电路工作在不同的状态。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

一种固定变比开关电容型AC/AC变换器的实现方法，仅以电容作为储能元件，驱动信号控制功率开关管的导通与关断，从而控制电容的充放电时间，实现了输入输出电压的固定变比为1/3或3，降低了变换器的体积，提高了功率密度。

附图说明

图1是本发明中实现输入输出电压变比为1/3的主电路拓扑图