[实用新型]一种开关电容式交流-交流变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关电容式交流-交流变换器，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。随着功率技术的发展，功率变换器广泛应用于交流-交流变换，可以将某一频率和幅值的交流电能转换成同一或另一频率和幅值的交流电能，但性能和应用范围受到限制。开关电容变换器是一种典型的无磁性元件变换器，它由电容和一定数量的开关组成，电容作为主要的储能元件，通过开关控制电容的充放电时间，从而实现电能的变换，具有体积小，重量轻，效率高，无电磁干扰等优点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种开关电容式交流-交流变换器。

本实用新型采用的技术方案是：

一种开关电容式交流-交流变换器，其输入端与交流电压源连接，输出端与负载电阻R_L连接，主电路由电容C₁、C₂、C₃、功率开关管S₁、S₂、S₃、S₄和二极管D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂、D₃₁、D₃₂、D₄₁、D₄₂组成，输入电源u_i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的源极与二极管D₁₁的阳极连接，二极管D₁₁的阴极与二极管D₁₂的阳极连接，二极管D₁₂的阴极与第一功率开关管S₁的漏极连接，二极管D₁₁的阴极与第二功率开关管S₂的漏极连接，第二功率开关管S₂的源极与二极管D₂₁的阳极连接，二极管D₂₁的阴极与二极管D₂₂的阳极连接，二极管D₂₂的阴极与第二功率开关管S₂的漏极连接，二极管D₂₁的阴极与第三功率开关管D₃的漏极连接，第三功率开关管S₃的源极与二极管D₃₁的阳极连接，二极管D₃₁的阴极与二极管D₃₂的阳极连接，二极管D₃₂的阴极与第三功率开关管S₃的漏极连接，二极管D₃₁的阴极与第四功率开关管S₄的漏极连接，第四功率开关管S₄的源极与二极管D₄₁的阳极连接，二极管D₄₁的阴极与二极管D₄₂的阳极连接，二极管D₄₂的阴极与第四功率开关管S₄的漏极连接，二极管D₄₁的阴极与输入电源u_i的负极连接，第一电容C₁并联在二极管D₁₁的阴极与二极管D₃₁的阴极两端，第二电容C₂并联在第一功率开关管S₁的漏极和二极管D₂₁的阴极的两端，第三电容C₃并联在二极管D₂₁的阴极与二极管D₄₁的阴极两端，负载电阻R_L并联在第三电容C₃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，主电路中各电容两端的电压等于输入电压的1/2，并且不含有直流分量，可以实现固定电压变比1/2。

驱动电路提供驱动功率开关管S₁、S₂、S₃、S₄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。

本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：

(1)主电路拓扑结构简单，控制简便，降低了生产成本。