[发明专利]单级相位和幅值可控交流变换器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种单级相位和幅值可控交流变换器及其工作方法，其包括依次连接的三相输入变压模块、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、以及三相输出变压模块，所述三相输入变压模块外接三相交流输入电压，所述三相输出变压模块外接三相交流输出电压，所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。本发明能够分别连续地调节输出电压的相位和幅值，且为单级结构，极大地降低了设备的故障率，延长设备的生命周期，以及降低维修费用，能够方便地接入高压电网，从而可对高压电网中的电能进行传输控制。

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术，特别涉及一种单级相位和幅值可控交流变换器及其工作方法。

背景技术

交流变换技术是将一种交流电能转换为另一种交流电能的技术。

AC-DC-AC交流变换器为两级电路结构，一般可同时具有升降压幅值调节和相位调节能力，但其中间直流母线电容一般容易导致变换器设备故障率高、生命周期短以及维修费用高。

在同频变换和不需要电气隔离的应用场合，相比于其它AC-AC交流变换技术，在体积重量、音频噪声、电路结构、控制策略、变换效率、网侧功率因数、网侧电流谐波含量、输出电压波形质量、动态性能及可靠性等方面，Buck型、Boost型和Buck-Boost型AC-AC交流变换器具有相对的综合优势。但Buck型、Boost型以及衍生出来的Buck-Boost、Cuk、Sepic、Zeta等AC-AC交流变换器只能升降压，即只能调节幅值，而不具有相位调节能力。

为了使AC-AC交流变换器既能升降压调节幅值，又可调节相位，苏州大学张友军在Buck-Boost级联型AC-AC交流变换器的基础上提出在前级占空比中加入2倍频交流分量(“相位和幅值可控电压调节器”，《中国电机工程学报》，2010，Vol.30，No.36，pp.86～92)，让前级控制相位，后级控制幅值，但是其控制策略略显复杂，且为两级电路结构，开关管数目过多，尤其是在三相电路中(“三相相位和幅值可控电压调节器”，《中国电机工程学报》，2012，Vol.32，No.36，pp.44～52)，开关损耗不可忽视，进而影响效率问题。

因此，设计一种新型结构的单级相位和幅值可控交流变换器及其工作方法，使其更具有产业上的应用价值，且该电路是单级结构，能够方便接入高压电网，显然具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种单级相位和幅值可控交流变换器及其工作方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种单级相位和幅值可控交流变换器，其包括依次连接的三相输入变压模块、单相Buck交流单元电路模块、三相滤波器、以及三相输出变压模块，

所述三相输入变压模块外接三相交流输入电压，所述三相输出变压模块外接三相交流输出电压，

所述单相Buck交流单元电路模块包括三个电路结构一致的A相Buck交流单元电路、B相Buck交流单元电路和C相Buck交流单元电路。

优选地，所述三相输入变压模块为三相输入变压器或三相输入变压器组。

优选地，所述三相输入变压器或三相输入变压器组的一次侧为YN连接或△连接，二次侧为YN连接；

所述三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧的A相输出端连接到A相Buck交流单元电路的输入端，所述三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧的B相输出端连接到B相Buck交流单元电路的输入端,所述三相输入变压器或三相输入变压器组的二次侧的C相输出端连接到C相Buck交流单元电路的输入端。

优选地，所述三相输出变压模块为三相输出变压器或三相输出变压器组。

优选地，所述三相输出变压器或三相输出变压器组的一次侧为△连接，二次侧为△连接或Y连接、或YN连接。