本發(fā)明涉及高頻隔離交流變換器，具體涉及一種單相高頻隔離阻抗源交流-交流變換器。
背景技術(shù)：
：通過電力電子變換裝置把一種頻率和電壓的交流電直接變換成另一種頻率和電壓的交流電的變化成為交流-交流直接變換。通過電力電子變換裝置把一種交流電直接變成另一種同頻率不同電壓交流電的變換稱之為交流調(diào)壓。通過電力電子變換裝置把一種交流電直接變換成另一種不同頻率的交流電的變換稱之為交-交變頻。傳統(tǒng)的交流交流變換器輸出交流電壓無法在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，變換器整體變換效率較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種單相高頻隔離阻抗源交流-交流變換器，用于解決現(xiàn)有高頻隔離交流變換器設(shè)計(jì)不合理的問題，具體技術(shù)方案如下：一種單相高頻隔離阻抗源交流-交流變換器，包括高頻變壓器、第一電容、第二電容、LC濾波器和負(fù)載電阻，還包括阻抗網(wǎng)絡(luò)、第一雙向電力電子開關(guān)和第二雙向電力電子開關(guān)；輸入交流電壓通過阻抗網(wǎng)絡(luò)跨接在第一雙向電力電子開關(guān)兩端，第一雙向電力電子開關(guān)一端通過第一電容與高頻變壓器初極線圈的一頭連接，另一端直接與高頻變壓器初級(jí)線圈另一頭連接，高頻變壓器的次級(jí)線圈一頭通過第二電容連接第二雙向電力電子開關(guān)的一端，另一頭連接所述第二雙向電力電力開關(guān)的另一端，所述第二雙向電力電子開關(guān)通過LC濾波器連接在負(fù)載電阻的兩端。進(jìn)一步的，所述阻抗網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)且包括第三雙向電力電子開關(guān)、第一電感、第二電感、第三電容和第四電容，輸入交流電壓與第一電感連接，第一電感分別連接第三雙向電力電子開關(guān)和第三電容，第三雙向電力電子開關(guān)分別連接第二電感和第四電容，所述第三電容、第二電感均連接至第一雙向電力電子開關(guān)的一端，所述第四電容連接至第一雙向電力電子開關(guān)的另一端。進(jìn)一步的，所述第一、第二、第三雙向電力電子開關(guān)均包括兩個(gè)反向串聯(lián)的IGBT。進(jìn)一步的，交流-交流變換器有兩種工作模式：模式1為第三雙向電力電子開關(guān)關(guān)斷，第一、第二雙向電力電子開關(guān)導(dǎo)通；模式2為第三雙向電力電子開關(guān)導(dǎo)通，第一、第二雙向電力電子開關(guān)關(guān)斷。進(jìn)一步的，所述第一、第二、第三雙向電力電子開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖通過鋸齒波與參考電壓相比較產(chǎn)生。進(jìn)一步的，當(dāng)鋸齒波電壓高于參考電壓時(shí)，第三雙向電力電子開關(guān)關(guān)斷，第一、第二雙向電力電子開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)參考電壓高于鋸齒波電壓時(shí)，第三雙向電力電子開關(guān)導(dǎo)通，第一、第二雙向電力電子開關(guān)關(guān)斷。有益效果本發(fā)明提供一種單相高頻隔離阻抗源交流-交流變換器，輸出交流電壓可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可升壓或降壓；輸出交流電壓可與輸入電壓同相位或反相位；可抑制浪涌和諧波電流；在輸入與輸出之間采用高頻變壓器隔離，與傳統(tǒng)的工頻變壓器隔離相比，提高了變換器整體效率，減小了變換器的體積、重量和成本，特別適合于工業(yè)應(yīng)用的場(chǎng)合。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為單相高頻隔離型阻抗源交流-交流變換器示意圖；圖2為單相高頻隔離型準(zhǔn)阻抗源交流-交流變換器；圖3為單相高頻隔離型準(zhǔn)阻抗源交流-交流變換器門極驅(qū)動(dòng)脈沖；圖4為變換器模式1等效電路；圖5為變換器模式2等效電路。附圖說明：ug表示輸入交流電壓，RL表示負(fù)載電阻,K1表示第一雙向電力電子開關(guān)，K2表示第二雙向電力電子開關(guān)，Cp表示第一電容、Cs表示第二電容，Lo、Co組成LC濾波器，L1表示第一電感，L2表示第二電感，C1表示第三電容，C2表示第四電容，K3表示第三雙向電力電子開關(guān)。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1-5所示，單相高頻隔離型阻抗源交流-交流變換器原理圖如圖1所示，圖中，ug表示輸入交流電壓，RL表示負(fù)載電阻，在阻抗網(wǎng)絡(luò)與負(fù)載之間采用了高頻變壓器隔離，高頻變壓器原副邊匝比為1：n，K1、K2表示第一、第二雙向電力電子開關(guān)(兩個(gè)IGBT反向串聯(lián)組成)，第一、第二電容Cp、Cs，Lo、Co組成LC濾波器。阻抗網(wǎng)絡(luò)可選擇多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是一種較好的結(jié)構(gòu)。圖2所示為阻抗網(wǎng)絡(luò)采用準(zhǔn)阻抗源時(shí)，構(gòu)成的單相高頻隔離型準(zhǔn)阻抗源交流-交流變換器的原理圖，圖2中，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)由第一、第二電感L1、L2，第三、第四電容C1、C2和第三雙向電力電子開關(guān)K3組成。單相高頻隔離型準(zhǔn)阻抗源交流-交流變換器的門極驅(qū)動(dòng)波形如圖3所示，其中D表示占空比，T表示該變換器開關(guān)器件的開關(guān)周期。第一、第二兩個(gè)雙向電力電子開關(guān)K1、K2的驅(qū)動(dòng)脈沖是一樣的，兩者是同時(shí)觸發(fā)。下面以圖2、圖3為例，分析其工作原理：驅(qū)動(dòng)脈沖是通過鋸齒波與參考電壓Vref相比較產(chǎn)生的。當(dāng)鋸齒波電壓高于參考電壓Vref時(shí)，第三雙向電力電子開關(guān)K3關(guān)斷，第一、第二雙向電力電子開關(guān)K1、K2導(dǎo)通；當(dāng)參考電壓Vref高于鋸齒波電壓時(shí)，第三雙向電力電子開關(guān)K3導(dǎo)通，第一、第二雙向電力電子開關(guān)K1、K2關(guān)斷，因此，該變換器有兩種工作模式，第三雙向電力電子開關(guān)K3關(guān)斷，第一、第二雙向電力電子開關(guān)K1、K2導(dǎo)通這種狀態(tài)稱為模式1，第三雙向電力電子開關(guān)K3導(dǎo)通，第一、第二雙向電力電子開關(guān)K1、K2關(guān)斷這種狀態(tài)稱為模式2。下面以輸入交流電壓正半周為例，分析這兩種工作模式，負(fù)半周同理。輸入交流電壓正半周時(shí)，模式1等效電路如圖4所示。各元件電壓極性如圖中所示。根據(jù)電路定律可得uL1=uC2+uguL2=uC1us=-uCsup=-uCpuLo=-uCo---(1)]]>輸入交流電壓正半周時(shí)，模式2等效電路如圖5所示。各元件電壓極性如圖中所示。根據(jù)電路定律可得uL1=ug-uC1uL2=-uC2up=u1-uCpu1=uC1+uC2us=u2-uCsuLo=u2-uCo---(2)]]>對(duì)準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)，采用伏秒平衡原理可得ug+uC2D=uC1(1-D)---(3)]]>uC1D=uC2(1-D)---(4)]]>由式(3)、(4)得uC1=(1-D)ug1-2D---(5)]]>uC2=ugD1-2D---(6)]]>由式(1)、(2)、(5)、(6)得uCp=ug(1-D)1-2D---(7)]]>uCs=ug(1-D)n1-2D---(8)]]>由式(2)、(8)得u2=nug1-2D---(9)]]>因此，得變換器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系uCo=n(1-D)1-2Dug---(10)]]>從式(10)中可知，n增大了變換器的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。本發(fā)明提供一種單相高頻隔離阻抗源交流-交流變換器，輸出交流電壓可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可升壓或降壓；輸出交流電壓可與輸入電壓同相位或反相位；可抑制浪涌和諧波電流；在輸入與輸出之間采用高頻變壓器隔離，與傳統(tǒng)的工頻變壓器隔離相比，提高了變換器整體效率，減小了變換器的體積、重量和成本，特別適合于工業(yè)應(yīng)用的場(chǎng)合。本以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3