1.高频隔离型双向交流‑交流变换器,其特征在于,包括有并联的第一桥臂、第二桥臂及直流滤波电容C1,并联的第三桥臂、第四桥臂及直流滤波电容C2,还包括有依次级联的第一工频交流链路、高频交流链路及第二工频交流链路;第一工频交流链路的第一端与高频交流链路一次侧的第一端均与第一桥臂的输出端连接,第一工频交流链路的第二端与高频交流链路一次侧的第二端均与第二桥臂的输出端连接;第二工频交流链路的第一端与高频交流链路二次侧的第一端均与第三桥臂的输出端连接,第二工频交流链路的第二端与高频交流链路二次侧的第二端均与第四桥臂的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的高频隔离型双向交流‑交流变换器,其特征在于,所述第一桥臂由功率开关管Q1和功率开关管Q2组成,第二桥臂由功率开关管Q3和功率开关管Q4组成;
功率开关管Q1的漏极和功率开关管Q3的漏极连接在一起,并与直流滤波电容C1的正极相连;功率开关管Q2的源极和功率开关管Q4的源极连接在一起,并与直流滤波电容C1的负极相连;功率开关管Q1的源极与功率开关管Q2的漏极相连,作为第一桥臂的输出端A1;功率开关管Q3的源极与功率开关管Q4的漏极相连,作为第二桥臂的输出端A2;
第一工频交流链路包括有串联的第一交流电压Vs1及电感L1,第一交流电压Vs1对外连接一路火线和零线;第一交流电压Vs1的零线与输出端A2相连,Vs1的火线与电感L1的一端相连,电感L1的另一端与输出端A1相连;
高频交流链路包括有滤波电容Cr1、电感Lr1、高频变压器T1与滤波电容Cr2,滤波电容Cr1、电感Lr1依次与高频变压器T1的一次侧串联,其中,输出端A1与滤波电容Cr1的一端相连,滤波电容Cr1的另一端与电感Lr1的一端相连,电感Lr1的另一端与高频变压器T1一次侧的同名端相连;输出端A2与高频变压器T1一次侧的异名端相连;输出端B1与滤波电容Cr2的一端相连,滤波电容Cr2的另一端与高频变压器T1二次侧的同名端相连;输出端B1与高频变压器T1二次侧的异名端相连;
第三桥臂由功率开关管Q5和Q6组成,第四桥臂由功率开关管Q7和Q8组成;功率开关管Q5的漏极和功率开关管Q7的漏极连接在一起,并与直流滤波电容C2的正极相连;功率开关管Q6的源极和功率开关管Q8的源极连接在一起,并与直流滤波电容C2的负极相连;功率开关管Q5的源极与功率开关管Q6的漏极相连,作为第三桥臂的输出端B1;功率开关管Q7的源极与功率开关管Q8的漏极相连,作为第二桥臂的输出端B2;
第二工频交流链路包括有串联的第二交流电压Vs2与电感L2,第二交流电压Vs2对外连接另一路火线和零线,其中,第二交流电压Vs2的零线与输出端B2相连,第二交流电压Vs2的火线与电感L2的一端相连,L2的另一端与输出端B1相连。
3.根据权利要求2所述的高频隔离型双向交流‑交流变换器,其特征在于,功率开关管Q1~Q8的驱动脉冲信号开关频率相同;其中,第一桥臂的功率开关管Q1与功率开关管Q2的驱动脉冲信号互补,第二桥臂的功率开关管Q3与功率开关管Q4的驱动脉冲信号互补,第三桥臂的功率开关管Q5与功率开关管Q6的驱动脉冲信号互补,第四桥臂的功率开关管Q7与功率开关管Q8的驱动脉冲信号互补。
4.高频隔离型双向交流‑交流变换器PWM调制方法,其特征在于,将控制器(1)分别与移相载波生成器(2)、第一双极性调制器(3)、第二双极性调制器(4)连接,将移相载波生成器(2)分别与第一双极性调制器(3)、第二双极性调制器(4)连接;将第一双极性调制器(3)与权利要求3所述的高频隔离型双向交流‑交流变换器的功率开关管Q1、功率开关管Q2、功率开关管Q3及功率开关管Q4连接;将第二双极性调制器(4)与权利要求3所述的高频隔离型双向交流‑交流变换器的功率开关管Q5、功率开关管Q6、功率开关管Q7及功率开关管Q8连接;
然后,控制器(1)根据直流滤波电容C1端电压uC1的给定值uC1’、第一交流电压Vs1、电感L1电流iL1、直流滤波电容C2端电压uC2、uC2的给定值uC2’、第二交流电压Vs2、电感L2的电流iL2和设备传输功率的给定值P’计算生成变换器所需调制波MW1、调制波MW2与载波移相角度S1;调制波MW1通过输出端MW1连接至第一双极性调制器(3)的调制波输入端MW;调制波MW2通过输出端MW2连接至第二双极性调制器(4)的调制波输入端MW;载波移相角度S1通过输出端S1连接至移相载波生成器(2)的移相角度输入端S;
移相载波生成器(2)根据移相角度S与预先设定好的载波频率生成幅值为1且频率相同的三角载波信号1与三角载波信号2,其中三角载波信号2滞后三角载波信号1的角度为移相角度S,S的取值范围为‑90°至+90°之间;移相载波生成器(2)所生成三角载波信号1通过输出端1连接至第一双极性调制器(3)的载波输入端CW;移相载波生成器(2)所生成三角载波信号2通过输出端2连接至第二双极性调制器(4)的载波输入端CW;
第一双极性调制器(3)的输出端P为功率开关管Q1、功率开关管Q4的驱动信号,输出端N为功率开关管Q2、功率开关管Q3的驱动信号;第二双极性调制器(4)的输出端P为功率开关管Q5、功率开关管Q8的驱动信号,输出端N为功率开关管Q6、功率开关管Q7的驱动信号。
5.根据权利要求4所述的高频隔离型双向交流‑交流变换器PWM调制方法,其特征在于,所述控制器(1)包括有第一PI控制器(1‑1)、第二PI控制器(1‑2)、第三PI控制器(1‑3)、第四PI控制器(1‑4)及第五PI控制器(1‑5);
直流滤波电容C1电压uC1的给定值uC1’减去其反馈电压值uC1后连接至第一PI控制器(1‑1)的输入端IN;第一PI控制器(1‑1)的输出端OUT与第一交流电压的反馈值Vs1相乘,再减去电感L1的电流反馈值iL1后连接至第二PI控制器(1‑2)的输入端IN;第二PI控制器(1‑
2)的输出端OUT即作为调制波MW1;
直流滤波电容C2电压uC2的给定值uC2’减去其反馈电压值uC2后连接至第三PI控制器(1‑3)的输入端IN;第三PI控制器(1‑3)的输出端OUT与第二交流电压的反馈值Vs2相乘,再减去电感L2的电流反馈值iL2后连接至第四PI控制器(1‑4)的输入端IN;第四PI控制器(1‑
4)的输出端OUT即作为调制波MW2;
给定传输功率P’减去第二交流电压反馈值Vs2与电感L2电流反馈值iL2的乘积后连接至第五PI控制器(1‑5)的输入端IN;第五PI控制器(1‑5)的输出端OUT即作为载波移相角度S1。