一种电工电子技术领域的交流斩波的线性AC-DC变换器，高频变换电路和阻抗变换电路，其中：高频变换电路的输出端与阻抗变换电路的输入端相连，所述的高频变换电路包括：依次级联的第一滤波电路、交流斩波电路、高频变压器以及第二滤波电路；所述的阻抗变换电路包括：整流桥和与之级联的升压电路，整流桥的两个桥臂的中点分别连接高频变换电路的两个交流输出端，升压电路的输出端输出直流电压。本发明专利技术输出稳定的直流电压，同时产生单位输入功率因数，实现灵活的调压能力和获得线性输入阻抗，克服电源与负载波动相互干扰的不足，具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低的优点。
A linear AC-DC converter with AC chopper
Linear AC-DC converter is a field of electrical and electronic technology of AC chopper, high frequency conversion circuit and impedance transformation circuit, including: high frequency transformation circuit and the output end of the impedance conversion circuit is connected with the input end of the frequency conversion circuit, including: the first order cascaded filter circuit, AC chopper circuit, high frequency transformer, second filter circuit; impedance conversion circuit comprises a rectifier bridge and a cascade boost circuit, two AC output end point two bridge bridge rectifier are respectively connected to the high frequency converter circuit, the output DC voltage boost circuit. The invention of the stable DC voltage output, while generating unit input power factor, realize flexible regulating ability and obtain a linear input impedance, overcome the shortage of power supply and load fluctuation mutual interference, with novel design, versatility and other characteristics, and has the advantages of simple structure, low cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种电力电子
的AC-DC变换器，具体是一种用于交流变换的交流斩波的线性AC-DC变换器。
技术介绍
在电力电子
，对于高压交流电压输入-低压交流或低压直流电压输出的应用场合，为了降低工频变压器尺寸，人们已经将注意力转移到电力电子变压器上，试图降低变压器尺寸、提高转换效率和节约用材。为了完成高压交流电压输入-低压交流输出，可以采用交-交变换器，也可以采用交-直-交两级变换器结构，其中交-直变换器部分可以独立成为产品，输出较低的直流电压，后级可再配置常规的直-交变换器，最终输出低压交流电压。采用电力电子变压器代替传统的电力变压器，有一个功能是不能跨越的，即降压功能，也就是需要将工频高压交流电压转换为高频交流电压，为此可以采用多种方法，其中一种就是采用交-交变换器的方法实现工频高压交流电压到高频低压交流电压的转换。但是如果不加以正确处理，工频高压交流电源就会出现功率因数不为1的情况，大量的谐波电流会产生非常多种的危害，为此必须加以处置。交-交变换器主要有两种类型直接交-交变换器和间接交-交变换器，直接交-交变换器包括矩阵变换器和周波变换器，间接交-交变换器包括交直交变换器。单相输入的直接交-交变换器的电路简单，控制容易，成本较低，但是其功能受限，调压与变频能力差，低压穿越能力差，输入功率因数低。三相输入的直接交-交变换器的功能齐全，性能高，但是其电路复杂，控制繁琐，成本高，低压穿越能力差。单相、三相输入的间接交-交变换器包括两级结构前级AC-DC变换器和后级DC-AC变换器，其功能齐全，性能高，低压穿越能力强，但是需要采用初级功率因数校正器来降低网侧谐波电流。经过对现有适合高压交流电压输入-低压交流或低压直流电压输出应用场合的交交变换器技术的检索发现，“基于单相矩阵变换器的非接触供电系统研究”(电力电子技术，2009年第11期43卷)和“基于矩阵变换器拓扑结构的调压器的设计实现”(上海师范大学学报，2009年第1期38卷)中描述的单相-单相交-交变换器的功能和性能较差，输出电压的变频调压能力和输入阻抗呈现非线性，很难推广到三相-单相变换器；中国专利号02139030. 4，电力电子变压器，描述的电力电子变压器的拓扑和工作原理都及其复杂，应用难度非常高。综上所述，直接交-交变换器存在控制复杂和输入功率因数低的不足，间接交-交变换器需要输入功率因数校正来降低网侧谐波干扰，均不能适用于高压交流输入-电压交流或低压直流输出的应用场合。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、功能全面、高输入功率因数的交-交变换器已成为本领域技术人员的当务之急。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种交流斩波的线性AC-DC变换器，使其实现交流-直流变换，具有线性输入阻抗，解决低压穿越问题，输出直流电压升降可调的功能，具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括高频变换电路和阻抗变换电路， 其中高频变换电路的输出端与阻抗变换电路的输入端相连。所述的高频变换电路包括依次级联的第一滤波电路、交流斩波电路、高频变压器以及第二滤波电路。所述的第一滤波电路和第二滤波电路均为LC滤波器。所述的交流斩波电路由两个双向开关组成，每个双向开关由两个共射极逆导开关组成，该双向开关的基极接收PWM脉冲控制信号。所述的交流斩波电路的另一种结构为两组共射逆导开关组成的桥式结构，该桥式结构的两个桥臂的中点分别与高频变压器的两端相连，所述的逆导开关的基极接收PWM脉冲控制信号。所述的阻抗变换电路包括整流桥和与之级联的升压电路，其中整流桥的两个桥臂的中点分别连接高频变换电路的两个交流输出端，升压电路的输出端输出直流电压。所述的整流桥为二极管整流桥。所述的升压电路包括第三电感、第五逆导开关、二极管、电解电容和交流电容，其中电解电容和交流电容分别跨接于升压电路的输出端，第三电感的一端与整流桥的输出正极相连，第三电感的另一端分别与第五逆导开关的集电极和二极管的阳极相连，第五逆导开关的发射极与整流桥的的输出负极相连，二极管的阴极为升压电路的输出端正极。本专利技术通过以下方式进行工作高频变换电路将工频交流输入电压斩波成高频交流电压，采用错相180°的高频等占空比的PWM脉冲控制信号分别驱动第一、第二双向开关，通过高频变压器变压和滤波电路滤波输出工频交流电压，阻抗变换电路输入该工频交流电压，输出稳定的直流电压，同时产生单位输入功率因数，反映到整个交流斩波的线性 AC-DC变换器的输入端，呈现单位输入功率因数特征。阻抗变换电路采用输入电流与输出电压双闭环控制、单周期控制等算法，产生合适的PWM脉冲控制信号，驱动第三功率开关，获得阻性输入阻抗和稳定直流输出电压，形成交流斩波的线性AC-DC变换器，为后级DC-AC变换器供电，从而形成线性AC-AC变换器。本专利技术根据高频交流调压可以降低变压器体积和阻抗变换能够获得线性阻抗的原理，制定了两级AC-DC变换器，可以实现灵活的调压能力和获得线性输入阻抗，克服直接交-交变换器电源与负载波动相互干扰的不足，适合高压输入-低压输出变换器的各种应用场合。具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低等优点。附图说明图1为本专利技术的电路原理图。图2为实施例2的电路原理图。图3为实施例3的电路原理图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例包括高频变换电路1和阻抗变换电路2，其中高频变换电路1的输出端与阻抗变换电路2的输入端相连。所述的高频变换电路1包括依次级联的第一滤波电路L1、C1、交流斩波电路BS1、 BS2、高频变压器Tl以及第二滤波电路L2、C2。所述的高频变压器Tl为高频平面变压器，原边与副边漏感低于1 μ H ；所述的电感Ll为铁粉芯材料，高压型，感值为5 μ H，电感L2为铁粉芯材料，感值为 5μΗ；所述的电容Cl为CBB交流电容，高压型，2. 0yF/10kV，电容C2为CBB交流电容 2. 0 μ F/600V ；所述的第一滤波电路和第二滤波电路均为LC滤波器；所述的交流斩波电路由两个双向开关BS1、BS2组成，每个双向开关由两个共射极的逆导开关Sl和S2以及S3和S4组成，该双向开关的基极接收PWM脉冲控制信号。所述的逆导开关Sl S4为SiC功率MOSFET 15kV/5A/100°C，逆导开关Sl与S2、 S3与S4PWM驱动脉冲的占空比为50%或根据闭环控制结果可调，相位上交错角度180°，开关频率为5kHz ；所述的阻抗变换电路2包括整流桥Bl和与之级联的升压电路，其中整流桥Bl 的两个桥臂的中点分别连接高频变换电路1的两个交流输出端，升压电路的输出端DCP和 DCN输出直流电压；所述的整流桥Bl为二极管整流桥600V/20A/100°C ；所述的升压电路包括第三电感L3、第五逆导开关S5、二极管D1、电解电容El和交流电容C3，其中电解电容El和交流电容C3分别跨接于升压电路的输出端DCP和DCN 之间，第三电感L3的一端与整流桥Bl的第一桥臂的中点相连，第三电感L3的另本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种交流斩波的线性ＡＣ－ＤＣ变换器，包括：高频变换电路和阻抗变换电路，其中：高频变换电路的输出端与阻抗变换电路的输入端相连，其特征在于：所述的高频变换电路包括：依次级联的第一滤波电路、交流斩波电路、高频变压器以及第二滤波电路；所述的阻抗变换电路包括：整流桥和与之级联的升压电路，其中：整流桥的两个桥臂的中点分别连接高频变换电路的两个交流输出端，升压电路的输出端输出直流电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨喜军，江剑锋，蒋婷，王虎，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31
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