AC变频变换器的研究与仿真.pdf

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1、中国科技信息2014年第O6期·CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONMar．2o14推广技术新型双向开关型直接AC／AC变频变换器的研究与仿真季一润杨斌东南大学软件学院，江苏南京210000摘要笔者研究了一种新型的直接AC／AC变换器[1]，该变换器可以直接将低频电流变换为高频电流。而传统的变换器为达到这一功能须包含整流和高频逆变『2】环节，其中间环节所用的滤波电容更是价格高、体积大、寿命短，导致整个变换器成本高、效率低、控制复杂等问题的产生。本文对该新型变换器的双向开关【]结构

2、、能量注入式控制原理做了分析，并对其做了详细的仿真，实季一润现了50HZ~,J1KHZ以及20KHZ的变频。季一润(1990一)关键词男，硕士，研究领Ac—Ac变换器；高频；双向开关；能量注入域为智能电网。AbstractTheauthorstudiesanoveldirectAC／ACconverterwhichcanconvertthelow—frequencycurrentintothehigh—frequencycurrent．However,inordertorealizethisfunction，tra

3、ditionalconvertermustadoptrectifierandhighfrequencyinversion．Moreover，thecapacitorsusedinthemiddlestageareusuallyexpensiveandlargeandshortlifetimewhichresultsthewholeconverterishighcostandlowefficiencyandthecontrolstrategyiscomplex．Theauthoranalysesthebi—direc

4、tionalswitchstructureandenergyinjectionprincipleofthisnewconverterandadetailedsimulationisdid．Finallyauthorsuccessfullyconvert5oHZinto1KHZandzoKHZ．KeywordsAC—ACconverter；highfrequence；bi—directionalswitch；energyinjection．DOI：10．3969／j．i8813．1001-8972．2014．06．0

5、461概述在高频变换Smll~接触电能传输领域有很好的发展前景。随着电力电子技术的发展，AC—DC变换器、DC—DC本文对直接AC—AC变换器的原理、控制方法进行分变换器和DC—AC变换器得到了长足的发展并走向成熟，析，并对其仿真实现做了相应的解释，最后对仿真波形进然而，AC—AC直接变换器的主要研究仍局限于相控变频行了分析。器和矩阵变换器。如今，一些新兴领域的诞生(例如：非2AC—AC直接变换器工作原理接触电能传输领域[4】)，对高频领域的AC—AC直接变换器基于双向开关的能量注入式AC—AC直接变换器主的需求愈

6、发强烈，目前为实现这一功能的电路普遍采用先电路拓扑结构如图1所示，该电路由4个反并联二极管的整流再高频逆变的方法，其中间环节所用的滤波电容价格IGBT$~IRLC串联谐振部分组成，分别对S、S，、S，、S进高、体积大、寿命短，导致整个变换器成本高、体积大、行控制，使RLC串联谐振电路在能量注入、能量反馈和自功率密度低和控制复杂。由谐振三种状态下转换，从而实现AC—AC变换器直接变本文提出了一种可改变谐振电流大小，可调频的直接频。AC—AC变换器，其结构是一种基于双向开关的能量注入能量注入模态：如图2、3N示，假定电

7、流顺时针方向式谐振电路，可将几十赫兹直接变换为几十千赫兹，该变为正，逆时针方向为负，当V>0时，S．导通，S，、S、S换器具有拓扑结构简单、转换效率高、控制简单等优点，断开，电NNv正向给RLC注入能量；当V<0时，S，导一14l一推广技术中国科技信息2014，正第06期‘CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONMar．2014一一AC图5逆时针自由谐振模态DIS2■⋯■Rp图1双向开关能量注入式AC—AC直接变换器拓扑结构图L点-{llIllDlS2一÷一Rp；{厂广——翌—．_～

8、．．—：：：一‘D3]l寺cI『AC两r；IlL1{lDt：⋯ll≥ll一一JLp；AC图6正向能量回馈图2正向能量注入模态ACAC图7反向能量回馈图3反向能量注入模态D】’S2。■12)’⋯__一__j}⋯C“李暑I；{图4顺时针自由谐振模态通，S，、S、S断开，电压源V反向给RLC注入能量。付臀自由谐振模态：如图4、5所示，S和S，断开，当S断开S导通时