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专利号: 2018109261043
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.单相双极性AC-AC变换器拓扑结构,其特征在于,包括单相系统交流电源、功率变换单元、LC低通滤波器、负载部分和信号控制单元;所述单相系统交流电源的输出端和所述功率变换单元的输入端之间连接输入电容C,所述单相系统交流电源的输出端与所述功率变换单元的输入端连接,所述功率变换单元包括正极性桥臂和负极性桥臂,正极性桥臂的输出端A和负极性桥臂的输出端B连接所述LC低通滤波器的输入端,所述LC低通滤波器的输出端连接负载部分。

2.如权利要求1所述的单相双极性AC-AC变换器拓扑结构,其特征在于,所述正极性桥臂包括四个全控型功率开关管IGBT和1个箝位电容C1,所述四个全控型功率开关管IGBT包括开关管S2,所述开关管S2的发射极与单相交流电源的正极相连,所述开关管S2的集电极与开关管S1的集电极相连,所述开关管S1的发射极与开关管S1c的集电极相连,所述开关管S1c的发射极与开关管S2c的发射极相连,所述开关管S2c的集电极与单相交流电源的负极相连,所述箝位电容C1一端与所述开关管S1的集电极相连,所述箝位电容C1另一端与所述开关管S1c的发射极相连,所述开关管S1的发射极与所述开关管S1c的集电极之间引出所述输出端A。

3.如权利要求2所述的单相双极性AC-AC变换器拓扑结构,其特征在于,所述负极性桥臂包括四个全控型功率开关管IGBT和1个箝位电容C2,所述四个全控型功率开关管IGBT包括开关管S2p,所述开关管S2p的发射极与单相交流电源的正极相连,所述开关管S2p的集电极与开关管S1p的集电极相连,所述开关管S1p的发射极与开关管S1cp的集电极相连,所述开关管S1cp的发射极与开关管S2cp的发射极相连,所述开关管S2cp的集电极与单相交流电源的负极相连,所述箝位电容C2一端与所述开关管S1p的集电极相连,所述箝位电容C2另一端与所述开关管S1cp的发射极相连,所述开关管S1p的发射极与所述开关管S1cp的集电极之间引出所述输出端B。

4.如权利要求3所述的单相双极性AC-AC变换器拓扑结构,其特征在于,所述信号控制单元包括所述单相系统交流电源的过零比较电路,用于产生8个独立的PWM信号波,驱动对应的开关管S1、S1c、S2、S2c、S1p、S1cp、S2p和S2cp的接通或关断。

5.如权利要求1所述的单相双极性AC-AC变换器拓扑结构,其特征在于,所述LC低通滤波器包括输出滤波电容Cf,所述输出滤波电容Cf连接输出滤波电感Lf,所述输出滤波电容Cf与所述输出滤波电感Lf连接构成所述LC低通滤波器的输入端口和输出端口,所述输入端口与所述正极性桥臂的输出端A和负极性桥臂的输出端B连接,所述输出端口与所述负载部分连接。

6.一种单相双极性AC-AC变换器拓扑结构的调制方法,其特征在于,采用PWM控制,单相系统交流电源输入电压Vin与0电位经比较电路产生50Hz的方波信号I,输出方波信号I中的一路信号经过取反,另一路信号不变;调制波d1或d2与三角载波Uc经比较电路产生方波信号II,同样输出方波信号II中的一路信号经过取反,另一路信号不变;方波信号I和方波信号II做逻辑或运算产生PWM驱动信号,当驱动信号为高电平时,对应的开关管S1、S1c、S2、S2c、S1p、S1cp、S2p和S2cp开通,当驱动信号为0电平时,对应的开关管S1、S1c、S2、S2c、S1p、S1cp、S2p和S2cp关断;

其中,Vin为单相系统交流电源的输入电压;Vref为负载部分期望获得的电压;d1和d2分别为正极性桥臂和负极性桥臂的调制比;Uc为三角载波。

7.一种如权利要求6所述的单相双极性AC-AC变换器拓扑结构的调制方法,其特征在

于,所述调制比d1和d2的值由负载部分期望获得电压Vref的幅值决定,当负载部分期望获得电压Vref为正极性电压时,令d1>d2;当负载部分期望获得电压Vref为负极性电压时,令d1

所述三角载波Uc频率为12kHz,峰值0到1,所述正极性桥臂和负极性桥臂采用相同的三角载波。