一种新型AC-AC光子电能变换器拓扑及其交流-交流变换方法技术

本发明专利技术公开了一种新型AC

【技术实现步骤摘要】
一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑及其交流
‑
交流变换方法


[0001]本专利技术涉及电能变换领域，特别是涉及一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑及其交流
‑
交流变换方法。

技术介绍

[0002]传统开关变换器存在体积大、输出纹波大和电磁干扰等问题，难以应用于需要高质量输出的场合，为提高输出质量，通常需要额外加装滤波器，势必会增加变换器的体积和成本；光子变压器运用发光LED和光电池(PV)进行能量转换与传输，具备高质量电能输出，但只能实现DC
‑
DC电能变换，无法实现AC
‑
AC等其他类型的电能变换，输入输出的形式单一，并且只能应用于需要升压或降压的直流场合，难以满足需要交流
‑
交流电能变换的场合，限制了其应用范围。
[0003]本专利技术公开了一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑及其交流
‑
交流变换方法。针对光子变压器存在的输入输出类型单一的问题，新型AC
‑
AC光子电能变换器结合光电材料特性和电气输出特性，实现光子电能变换器的AC
‑
AC电能变换，同时公开了该光子电能变换器的交流
‑
交流变换方法，扩展了光子电能变换器的应用领域，同时具有体积小、低电磁干扰、低输出纹波等优点。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑及其交流
‑
交流变换方法，针对光子变压器只能实现DC
‑
DC电能变换的问题，新型AC
‑
AC光子电能变换器结合光电材料特性和电气输出特性，通过拓扑设计实现光子电能变换器的AC
‑
AC电能变换；同时，新型AC
‑
AC光子电能变换器通过光子进行能量转换与耦合，具有体积小、低电磁干扰、低输出纹波等优点，从而解决传统开关变换器存在的体积大、输出纹波大和电磁干扰等问题。同时公开了新型AC
‑
AC光子电能变换器的交流
‑
交流变换方法，旨在解决光子变压器输入输出类型单一的问题，扩展光子电能变换器的应用领域。
[0005]一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑结构包括：交流电源AC、输入侧LED1、输入侧LED2、遮光板、输出侧PV桥臂1、输出侧PV桥臂2、负载Z；
[0006]所述交流电源AC的一端与所述输入侧LED1的正极、所述输入侧LED2的负极连接；
[0007]所述交流电源AC的另一端与所述输入侧LED1的负极、所述输入侧LED2的正极连接；
[0008]所述输出侧PV桥臂1包括输出侧PV
11
到输出侧PV
1N
；
[0009]所述输出侧PV桥臂2包括输出侧PV
21
到输出侧PV
2N
；
[0010]所述输出侧PV
11
到所述输出侧PV
1N
串联连接；
[0011]所述输出侧PV
21
到所述输出侧PV
2N
串联连接；
[0012]所述输出侧PV
11
的正极与所述负载Z的第一端、所述输出侧PV
21
的负极连接；
[0013]所述输出侧PV
1N
的负极与所述负载Z的第二端、所述输出侧PV
2N
的正极连接；
[0014]所述遮光板置于所述输入侧LED1和所述输入侧LED2之间；
[0015]优选地，所述输入侧LED1和所述输入侧LED2的波长分别与所述输出侧PV桥臂1和所述输出侧PV桥臂2的接收峰值波长相匹配，有利于光子能量的高效传输。
[0016]一种新型AC
‑
AC光子电能变换器的交流
‑
交流变换方法包括以下步骤：
[0017]S1：所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的正半周为所述输入侧LED1供电，所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的负半周为所述输入侧LED2供电；
[0018]S2：所述输入侧LED1与所述输入侧LED2获得功率P
in
(t)，并跟随所述交流电源AC的正负半周交替导通发光，所述输入侧LED1与所述输入侧LED2的输出光通量为φ
v
(t)，所述遮光板将所述输入侧LED1和所述输入侧LED2的光子能量隔开；
[0019]S3：所述输出侧PV桥臂1和所述输出侧PV桥臂2接收光子能量产生幅值相等方向相反的光生电流I
ph
(t)，进而输出与所述交流电源频率相同的交流开路电压U
oc
(t)，所述负载Z通过与所述交流电源AC和所述AC
‑
AC光子电能变换器的内阻分压获得交流电压U
o
(t)。
[0020]从以上技术方法可以看出，本专利技术案例实施具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开的一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑及其交流
‑
交流变换方法，运用光子作为AC
‑
AC能量转换的介质，颠覆了传统开关变换器的交流
‑
交流方法，具有体积小、低电磁干扰、低输出纹波等优点；同时针对光子变压器只能实现DC
‑
DC电能变换的问题，新型AC
‑
AC光子电能变换器结合光电材料特性和电气输出特性，通过拓扑设计实现光子电能变换器的AC
‑
AC电能变换，扩展了光子电能变换器的应用领域。
附图说明
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术的一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的一种新型AC
‑
AC光子电能变换器工作原理示意图；
[0025]图3为本专利技术的一种新型AC
‑
AC光子电能变换器交流
‑
交流变换流程和工作波形示意图。
[0026]其中：u
in
(t)为交流电源AC输出电压、u
LED1
(t)和u
LED2
(t)分别为输入侧LED1和输入侧LED2的电压、i
in
(t)为交流电源AC输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑，其特征在于，包括：交流电源AC、输入侧LED1、输入侧LED2、遮光板、输出侧PV桥臂1、输出侧PV桥臂2、负载Z；所述交流电源AC的一端与所述输入侧LED1的正极、所述输入侧LED2的负极连接；所述交流电源AC的另一端与所述输入侧LED1的负极、所述输入侧LED2的正极连接；所述输出侧PV桥臂1包括输出侧PV
11
到输出侧PV
1N
；所述输出侧PV桥臂2包括输出侧PV
21
到输出侧PV
2N
；所述输出侧PV
11
到所述输出侧PV
1N
串联连接；所述输出侧PV
21
到所述输出侧PV
2N
串联连接；所述输出侧PV
11
的正极与所述负载Z的第一端、所述输出侧PV
21
的负极连接；所述输出侧PV
1N
的负极与所述负载Z的第二端、所述输出侧PV
2N
的正极连接；所述遮光板置于所述输入侧LED1和所述输入侧LED2之间。2.一种新型AC
‑
AC光子电能变换器的交流
‑
交流变换方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种新型AC
‑
AC光子电能变换器拓扑，具体步骤为：S1：所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t)的正半周为所述输入侧LED1供电，所述交流电源AC输出电压u
in
(t)、输出电流i
in
(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓阳，张桂东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：