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一种单相Z源升压型变频交流-交流变换器制造技术

技术编号:31507117 阅读:17 留言:0更新日期:2021-12-22 23:39
本发明专利技术一种单相Z源升压型变频交流

【技术实现步骤摘要】
一种单相Z源升压型变频交流

交流变换器


[0001]本专利技术涉及一种交流

交流变换器,尤其涉及一种单相Z源升压型变频交流

交流变换器。

技术介绍

[0002]许多工业应用,如可调速驱动装置,要求交流

交流变换系统具有灵活的输出电压调节能力。最重要的是电压幅值调节能力与变频能力。传统的直接交流

交流变换器结构简单,有宽范围电压调节能力,输出波形较好,但是缺乏变频能力因此不适用于许多应用场合;交流

直流

交流变换器通过多级能量变换可以得到任意幅值和频率的输出电压,但是需要较大的直流母线电容和电感,增加了成本,体积和功率损耗;传统矩阵变换器可以得到理想的变频交流输出,但是其结构与控制策略比较复杂。近年来单相可变频交流

交流变换器被提出,其结构和控制策略相比于矩阵变换器较简单,能够实现输出电压的幅值调节和频率调节。适用于工业上对电压波形质量要求相对不高的场合,如射频感应加热装置,中频变压器隔离的牵引变流器和风机变换器以及动态电压恢复器等。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种单相Z源升压型变频交流

交流变换器,能实现升降压以及变频交流电压输出。
[0004]本专利技术采用如下技术方案:
[0005]本专利技术包括交流电源、输入电容、一个双向开关、一个Z源网络、一个极性开关单元、输出滤波电容和负载;所述Z源网络包括两个输入端和两个输出端;所述极性开关单元包括两个输入端和两个输出端;
[0006]所述双向开关由第一开关S
1a
,第二开关S
1b
组成;所述Z源网络由第一储能电感L1,第二储能电感L2,第一储能电容C1,第二储能电容C2组成;所述极性开关单元由第三开关S
2a
,第四开关S
2b
,第五开关S
3a
,第六开关S
3b
以及第一二极管D
1a
,第二二极管D
1b
,第三二极管D
2a
,第四二极管D
2b
,第五二极管D
3a
,第六二极管D
3b
组成;
[0007]所述第一开关S
1a
的源级与第二开关S
1b
的源级相连;所述第一储能电容C1连接于第一储能电感L1的第一端和第二储能电感L2的第二端;所述第二储能电容C2连接于第一储能电感L1的第二端和第二储能电感L2的第一端;所述第一二极管D
1a
的阳极与第二二极管D
1b
的阳极连接;所述第三开关S
2a
的漏级与第一二极管D
1a
的阴极连接;所述第三二极管D
2a
的阳极与第三开关S
2a
的源级连接;所述第五开关S
3a
的漏级与第三二极管D
2a
的阴极连接;所述第五二极管D
3a
与第五开关S
3a
的源级连接;所述第五二极管D
3a
的阴极与第一二极管D
1a
的阳极连接;所述第四开关S
2b
的漏级与第二二极管D
1b
的阴极连接;所述第四二极管D
2b
的阳极与第四开关S
2b
的源级连接;所述第六开关S
3b
的漏级与第四二极管D
2b
的阴极连接;所述第六二极管D
3b
与第六开关S
3b
的源级连接;所述第六二极管D
3b
的阴极与第二二极管D
1b
的阳极连接;
[0008]所述输入交流电源连接于输入电容C
in
的两端;所述输入电容C
in
的两端连接于第
一开关S
1a
的漏级与第二储能电感L2的第一端之间;所述第二开关S
2a
的漏级与第一储能电感L1的第一端连接;所述第一储能电感L1的第二端与第一二极管D
1a
的阴极连接;所述第二储能电感L2的第二端与第二二极管D
1b
的阴极连接;所述输出滤波电容C
o
连接于第三二极管D
2a
的阴极与第四二极管D
2b
的阴极之间。
[0009]本专利技术在工作时存在四种工作状态,分别为:正半周同相输出状态,正半周反相输出状态,负半周同相输出状态和负半周反相输出状态;
[0010]令S
1a
保持开通,S
1b
保持关断,S
2a
保持开通,S
2b
保持关断,S
3b
保持开通,仅S
3a
进行高频开断,此时电路处于正半周同相输出状态;令S
1b
保持关断,S
2b
保持开通,S
3a
保持开通,S
3b
保持关断,S
1a
与S
2a
进行高频互补开断,此时电路处于正半周反相输出状态;
[0011]令S
1a
保持关断,S
1b
保持开通,S
2a
保持关断,S
2b
保持开通,S
3a
保持开通,仅S
3b
进行高频开断,此时电路处于负半周同相输出状态;令S
1a
保持关断,S
2a
保持开通,S
3a
保持关断,S
3b
保持开通,S
1b
与S
2b
进行高频互补开断,此时电路处于负半周反相输出状态;
[0012]所述四种工作状态中,Z源网络的输出端被直连的状态称为直通状态,直通状态包括正半周同相输出状态中S
3a
开通的模态,正半周反相输出状态中S
2a
开通,S
1a
关断的模态,负半周同相输出状态中S
3b
开通的模态以及负半周反相输出状态中S
2b
开通,S
1b
关断的模态。
[0013]直通状态在一个开关周期内的时间占比为D,通过调整占空比D,即可调节输出电压的幅值。
[0014]通过在一个输入电压线周期内合适的时刻改变电路的四种工作状态,即可实现输出电压的基波频率上升或下降。
[0015]正半周同相输出状态时,输出电压与输入电压的比值为:
[0016][0017]负半周反相输出状态时,输出电压与输入电压的比值为:
[0018][0019]正半周反相输出状态时,输出电压与输入电压的比值为:
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相Z源升压型变频交流

交流变换器,其特征在于,包括交流电源、输入电容、一个双向开关、一个Z源网络、一个极性开关单元、输出滤波电容和负载;所述Z源网络包括两个输入端和两个输出端;所述极性开关单元包括两个输入端和两个输出端;所述双向开关包括第一开关S
1a
和第二开关S
1b
;所述Z源网络包括第一储能电感L1、第二储能电感L2、第一储能电容C1和第二储能电容C2;所述极性开关单元包括第三开关S
2a
、第四开关S
2b
、第五开关S
3a
、第六开关S
3b
、第一二极管D
1a
、第二二极管D
1b
、第三二极管D
2a
、第四二极管D
2b
、第五二极管D
3a
和第六二极管D
3b
;所述输入电容C
in
、输出滤波电容C
o
、第一储能电容C1和第二储能电容C2均为无极性电容。2.根据权利要求1所述的单相Z源升压型变频交流

交流变换器,其特征在于,所述第一开关S
1a
的源级与第二开关S
1b
的源级相连。3.根据权利要求1所述的单相Z源升压型变频交流

交流变换器,其特征在于,所述第一储能电容C1连接于第一储能电感L1的第一端和第二储能电感L2的第二端;所述第二储能电容C2连接于第一储能电感L1的第二端和第二储能电感L2的第一端。4.根据权利要求1所述的单相Z源升压型变频交流

交流变换器,其特征在于,所述第一二极管D
1a
的阳极与第二二极管D
1b
的阳极连接;所述第三开关S
2a
的漏级与第一二极管D
1a
的阴极连接;所述第三二极管D
2a
的阳极与第三开关S
2a
的源级连接;所述第五开关S
3a
的漏级与第三二极管D
2a
的阴极连接;所述第五二极管D
3a
与第五开关S
3a
的源级连接;所述第五二极管D
3a
的阴极与第一二极管D
1a
的阳极连接;所述第四开关S
2b
的漏级与第二二极管D
1b
的阴极连接;所述第四二极管D
2b
的阳极与第四开关S
2b
的源级连接;所述第六开关S
3b
的漏级与第四二极管D
2b
的阴极连接;所述第六二极管D
3b
与第六开关S
3b
的源级连接;所述第六二极管D
3b
的阴极与第二二极管D
1b
的阳极连接。5.根据权利要求1所述的单相Z源升压型变频交流

交流变换器,其特征在于,所述输入交流电源连接于输入电容C
in
的两端;所述输入电容C
in
的两端连接于第一开关S
1a
的漏级与第二储能电感L2的第一端之间;所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员:何良宗徐鑫勇卢凤旺周鸿彦曾涛张景瑞关明杰张建寰
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:

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