[发明专利]一种电流型准阻抗源AC～AC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种AC～AC变换器，特别是涉及一种关于单相PWM控制、可无级调节输出电流的AC～AC变换器。

背景技术

对于需要调节交流电流幅值的应用场合，要实现体积小、成本低；传统上往往采用无中间直流环节的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)交流/交流变换器间接来实现，这种交流变换器除了可以实现电压、电流调节外，还可以实现功率调节，电气隔离，滤波等功能。

传统的交流/交流变换器尽管可以实现上述功能，但是仍存在电流调节范围小、开关互补导通时共态导通或共态关断均会损坏电力电子器件、且电路的EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)严重的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流型准阻抗源AC～AC变换器，解决传统的交流/交流变换器存在的电流调节范围小、开关共态导通或共态关断均会损坏电力电子器件、电路的EMI严重的问题。

为解决上述提出的问题，本发明提供一种电流型准阻抗源AC～AC变换器，其特征在于，包括准阻抗源网络、交流电力电子开关S1、交流电力电子开关S2、电源和负载；准阻抗源网络的电源输入端接电源；准阻抗源网络的输出端接负载；交流电力电子开关S1串联于准阻抗源网络和负载之间；交流电力电子开关S2接于准阻抗源网络的两个桥臂中间。

准阻抗源网络为电感L1、电感L2、电容C1和电容C2搭起的电桥；电感L1、电容C1、电感L2、电容C2按顺序依次串联在电桥的四个桥臂上；电感L1和电容C1之间设结点P1、电感L2和电容C2之间设结点P2、电容C1和电感L2之间设结点P3、电容C2和电感L1之间设结点P4。

本发明电流型准阻抗源AC～AC变换器的输出电流通过调节交流电力电子开关S1和交流电力电子开关S2的占空比来控制。

交流电力电子开关S1、交流电力电子开关S2工作在高频开关状态。

交流电力电子开关S1、交流电力电子开关S2各由一个整流桥和一个全控型电力电子器件并联而成。

所述整流桥为不可控全桥；所述全控型电力电子器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT。

交流电力电子开关S1替换成交流电力电子开关S3，交流电力电子开关S2替换成交流电力电子开关S4；交流电力电子开关S3由绝缘栅双极型晶体管IGBT₃₁和绝缘栅双极型晶体管IGBT₃₂共发射极或共集电极串联而成；交流电力电子开关S4由绝缘栅双极型晶体管IGBT₄₁和绝缘栅双极型晶体管IGBT₄₂共发射极或共集电极串联而成。

经交流电力电子开关S1流出的电流，由输出滤波器滤波后，输出至负载；所述输出滤波器由电容C3和电感L4串联而成。

电源为电流源；电流源由单相电压源AC和电感L1串联而成。

本发明的实际即实施过程中，由于本发明所采用准阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的体积、重量均较小，且由于交流电力电子开关S1和交流电力电子开关S2的工作频率远高于电源和输出电压频率，因此交流输入侧电流谐波少、电磁兼容性好、效率高；

由于本发明通过调节交流电力电子开关S1和交流电力电子开关S2的占空比来控制电流的输出，因此输出电流调节范围大，且经过交流电力电子开关S1和交流电力电子开关S2的高频开关工作，准阻抗源网络的无源元件周期性的充放电，实现输出电流的升高或降低；

由于准阻抗源网络的可靠性，开关共态导通或共态关断均不致损坏其自身的电力电子器件；

本发明的目的电流型准阻抗源AC～AC变换器可用于如超导电源、中/大功率逆变器驱动电源、电力系统冗余能量再生系统、电磁感应探伤、双馈电机控制、各种泵、扇风机、鼓风机和压缩机的常速和高速传动以及大型同步发电机和电动机的起动设备、灵活交流输电(FACTs)系统等。

下面结合附图对本发明的一种电流型准阻抗源AC～AC变换器作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的电流型准阻抗源AC～AC变换器的原理图；

图2为含有交流电力电子开关S1、S2的电流型准阻抗源AC～AC变换器的电路图；

图3为含有交流电力电子开关S3、S4的电流型准阻抗源AC～AC变换器的电路图；

图4为本发明的电流型准阻抗源AC～AC变换器中交流电力电子开关S1、S2或S3、S4的开关时序图。

具体实施方式