本發(fā)明涉及電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種隔離型單相AC-AC變換器。

背景技術(shù)：

AC-AC電力變換器是一種電能轉(zhuǎn)換裝置，可以把一種形式的交流電直接變成另一種形式的交流電。目前AC-AC電力變換器研究領(lǐng)域主要集中在相控變頻器和矩陣變換器等方面。隨著新興應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬(如無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域)，對(duì)高頻AC-AC變換的需求愈加強(qiáng)烈。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，季一潤(rùn)在2014年的《中國(guó)科技信息》上提出了一種新型的直接AC-AC變換器，省去了傳統(tǒng)變壓器中的整流和高頻逆變等環(huán)節(jié)。該結(jié)構(gòu)是一種基于雙向開(kāi)關(guān)的能量注入式諧振電路，可以將幾十赫茲直接變換為幾十千赫茲。羅全明等人在2014年的《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》上提出了一種輸出為高頻正弦交流電壓的單級(jí)高頻AC-AC變換器，其內(nèi)部包括功率因數(shù)校正和高頻DC/AC變換兩個(gè)功率變換單元。在專利方面，楊飏在2015年公開(kāi)了一種新型基于Buck-Boost的AC-AC變換器，實(shí)現(xiàn)了輸出交流電壓的連續(xù)變化，且輸出電壓范圍寬、體積小。

綜上所述，目前AC-AC變換領(lǐng)域已逐漸出現(xiàn)高頻化、模塊化和新型化的特點(diǎn)，但是仍然存在控制策略復(fù)雜、沒(méi)有電氣隔離等缺陷。隨著實(shí)踐應(yīng)用的推廣，設(shè)計(jì)一種控制策略簡(jiǎn)易、電路拓?fù)浜?jiǎn)單、有效隔離輸入輸出的AC-AC變換器便成為了一個(gè)新的研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種隔離型單相AC-AC變換器。

根據(jù)本發(fā)明提供的隔離型單相AC-AC變換器，主要由兩級(jí)AC-AC變換器組成，包括第一級(jí)AC-AC變換器和第二級(jí)AC-AC變換器，所述第一級(jí)AC-AC變換器的輸出端與第二級(jí)AC-AC變換器的輸入端連接。其中，所述第一級(jí)AC-AC變換器通過(guò)相互連接的全橋電路和變壓器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的高頻斬波和升降壓處理，所述第二級(jí)AC-AC變換器通過(guò)相互連接的整流電路和逆變電路實(shí)現(xiàn)高頻交流電到DC的變換及DC逆變。

所述第一級(jí)AC-AC變換器使用四個(gè)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行斬波，得到高頻交流電，通過(guò)變壓器將其傳遞到副邊；所述第二個(gè)AC-AC變換器先用整流電路將由副邊得到的高頻交流電變換成直流電，之后再用主要由四個(gè)逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路進(jìn)行逆變，從而得到交流電壓。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)AC-AC變換器的電路結(jié)構(gòu)包括：電感L1、電容C1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4、帶有中心抽頭的變壓器T1。

具體地，電感L1的一端與交流電源的輸入端ACL相連，電感L1的另一端與電容C1相連，電容C1的另一端與交流電源的另一端ACN相連。雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4構(gòu)成一個(gè)全橋電路，其中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的一端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的一端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的另一端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的一端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的另一端通過(guò)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4連接起來(lái)。整個(gè)全橋電路中，主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3組成的橋臂中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3連接點(diǎn)與電感L1和電容C1的連接點(diǎn)相連，主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4組成的橋臂中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的連接點(diǎn)與電容C1和電源的連接點(diǎn)相連。全橋電路中，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的連接點(diǎn)與變壓器T1原邊的一個(gè)輸入端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的連接點(diǎn)與變壓器T1原邊的另一輸入端相連。變壓器T1的副邊作為AC-AC變換器的輸出端與第二級(jí)AC-AC變換器的輸入端相連。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)AC-AC變換器的電路結(jié)構(gòu)包括：二極管D1、二極管D2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4、電感L2、電容C2。

具體地，二極管D1和二極管D2構(gòu)成整流電路，二極管D1的正極與AC-AC變換器的一個(gè)輸出端即變壓器T1副邊的一個(gè)輸出端相連，二極管D2的正極與AC-AC變換器的另一輸出端即變壓器T1副邊的另一輸出端相連，二極管D1和二極管D2的負(fù)極相連后與逆變電路相連接。所述逆變電路主要由逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4組成，其中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的漏極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的漏極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的漏極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的源極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的漏極相連。二極管D1和二極管D2的負(fù)極的連接點(diǎn)與逆變電路中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的漏極的連接點(diǎn)相連，變壓器T1副邊的抽頭與逆變電路的逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的源極的連接點(diǎn)相連。逆變電路中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的漏極的連接點(diǎn)與電感L2的一端相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的漏極的連接點(diǎn)與電容C2的一端相連。電感L2的另一端與電容C2的另一端相連。電容C2的兩端作為整個(gè)第二級(jí)AC-AC變換器的輸出端。

本發(fā)明的工作原理及工作過(guò)程為：輸入電壓首先通過(guò)電感L1和電容C1進(jìn)行濾波，之后主要由雙向型開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型開(kāi)關(guān)器件BS4組成的全橋電路對(duì)濾波后的電壓進(jìn)行高頻斬波，斬波后的電壓輸出連接到變壓器T1進(jìn)行升降壓操作，變壓器T1副邊得到期望的電壓幅值；之后，由二極管D1和二極管D2對(duì)從變壓器T1副邊得到的高頻交流電壓進(jìn)行整流，變?yōu)橹绷麟?，接著，主要由逆?dǎo)型開(kāi)關(guān)S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)S3和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)S4組成的逆變電路對(duì)直流電進(jìn)行逆變，得到交流電，最后通過(guò)主要由電感L2和電容C2組成的濾波電路對(duì)逆變后的交流電進(jìn)行濾波之后將其輸出，得到帶有期望幅值的輸出交流電壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明提供的單位功率因數(shù)隔離型AC-DC變換器，利用雙向型開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型開(kāi)關(guān)器件BS4實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電壓的高頻斬波，使得變壓器的重量和體積能夠大大減小。

2、本發(fā)明利用變壓器進(jìn)行升降壓變換，易于操作，而且實(shí)現(xiàn)了輸入端和輸出端的電氣隔離。

3、本發(fā)明電路拓?fù)浜?jiǎn)單，控制策略簡(jiǎn)易，易于推廣應(yīng)用。

4、本發(fā)明電路，操作方便，能夠通過(guò)改變變壓器變比實(shí)現(xiàn)升降壓功能。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的實(shí)施例的電路原理圖。

圖2(a)為單相交流輸入電壓與輸入電流波形圖。

圖2(b)為4個(gè)雙向型開(kāi)關(guān)器件的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖圖。

圖2(c)為變壓器初級(jí)交流電壓波形圖。

圖2(d)為變壓器次級(jí)交流電壓波形圖。

圖2(e)為整流電路輸出電壓波形圖。

圖2(f)為逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1-S4的驅(qū)動(dòng)PWM脈沖波形圖。

圖2(g)為逆變電路圖。

圖1中，1為第一級(jí)AC-AC變換器，2為第二級(jí)AC-AC變換器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的隔離型單相AC-AC變換器，主要由兩級(jí)AC-AC變換器組成，包括第一級(jí)AC-AC變換器和第二級(jí)AC-AC變換器，其中，所述第一級(jí)AC-AC變換器的輸出端與第二級(jí)AC-AC變換器的輸入端連接；所述第一級(jí)AC-AC變換器通過(guò)相互連接的全橋電路和變壓器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的高頻斬波和升降壓處理，所述第二級(jí)AC-AC變換器通過(guò)相互連接的整流電路和逆變電路實(shí)現(xiàn)高頻交流電到DC的變換及DC逆變。

所述第一級(jí)AC-AC變換器使用四個(gè)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行斬波，得到高頻交流電，通過(guò)變壓器將其傳遞到副邊；所述第二個(gè)AC-AC變換器先用整流電路將由副邊得到的高頻交流電變換成直流電，之后再用主要由四個(gè)逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路進(jìn)行逆變，從而得到交流電壓。

優(yōu)選地，所述第一級(jí)AC-AC變換器包括：電感L1、電容C1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4、帶有中心抽頭的變壓器T1。

具體地，電感L1的一端與交流電源的輸入端ACL相連，電感L1的另一端與電容C1相連，電容C1的另一端與交流電源的另一端ACN相連。雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4構(gòu)成一個(gè)全橋電路，其中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的一端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的一端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的另一端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的一端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的另一端通過(guò)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4連接起來(lái)。整個(gè)全橋電路中，主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BSl和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3組成的橋臂中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3連接點(diǎn)與電感L1和電容C1的連接點(diǎn)相連，主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4組成的橋臂中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的連接點(diǎn)與電容C1和電源的連接點(diǎn)相連。全橋電路中雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的連接點(diǎn)與變壓器T1原邊的一個(gè)輸入端相連，雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的連接點(diǎn)與變壓器T1原邊的另一輸入端相連。變壓器T1的副邊作為AC-AC變換器的輸出端與第二級(jí)AC-AC變換器的輸入端相連。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)AC-AC變換器包括：二極管D1和二極管D2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4、電感L2、電容C2。

具體地，二極管D1和二極管D2構(gòu)成整流電路，二極管D1的正極與AC-AC變換器的一個(gè)輸出端即變壓器T1副邊的一個(gè)輸出端相連，二極管D2的正極與AC-AC變換器的另一輸出端即變壓器T1副邊的另一輸出端相連，二極管D1和二極管D2的負(fù)極相連后與一個(gè)逆變電路相連接。所述逆變電路主要由逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4組成，其中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的漏極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的漏極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的漏極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的源極相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的源極與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的漏極相連。二極管D1和二極管D2的負(fù)極的連接點(diǎn)與逆變電路中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的漏極的連接點(diǎn)相連，變壓器T1副邊的抽頭與逆變電路的逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的源極的連接點(diǎn)相連。逆變電路中逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的漏極的連接點(diǎn)與電感L2的一端相連，逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的漏極的連接點(diǎn)與電容C2的一端相連。電感L2的另一端與電容C2的另一端相連。電容C2的兩端作為整個(gè)第二級(jí)AC-AC變換器的輸出端。

本發(fā)明的工作原理及工作過(guò)程為：輸入電壓首先通過(guò)電感L1和電容C1進(jìn)行濾波，之后主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4組成的全橋電路對(duì)其進(jìn)行高頻斬波，其輸出連接到變壓器T1進(jìn)行升降壓操作，變壓器T1的副邊得到期望的電壓幅值；之后，由二極管D1和二極管D2對(duì)從變壓器T1的副邊得到的高頻交流電壓進(jìn)行整流，變?yōu)檎野氩ǖ闹绷麟妷?，接著，主要由逆?dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4組成的逆變電路對(duì)直流進(jìn)行逆變，得到交流電，最后通過(guò)主要由電感L2和電容C2組成的濾波電路對(duì)其進(jìn)行濾波之后將其輸出，得到帶有期望幅值的輸出交流電壓。

本發(fā)明重要的是變壓器T1的原邊高頻斬波(通過(guò)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4)和變壓器T1的副邊整流逆變(通過(guò)二極管D1、二極管D2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4)，這種方式的控制策略都非常簡(jiǎn)單。主要由雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4組成的全橋電路對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行斬波，由此得到高頻交流電。通過(guò)把輸入電壓高頻化，可以大大減小用來(lái)做電壓幅值變換的變壓器T1的體積和重量，同時(shí)變壓器T1的應(yīng)用也使得電壓輸入端和輸出端實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，提高了輸入端的安全性；變壓器T1的副邊用兩個(gè)二極管先進(jìn)行整流，之后主要由四個(gè)逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件組成的逆變電路進(jìn)行逆變，得到所需要的輸出交流電。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的單位功率因數(shù)隔離型AC-DC變換器，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻斬波和功率因數(shù)校正功能。

本實(shí)施例中，所述的隔離型單相AC-AC變換器，包括電感L1-電感L2、電容C1-電容C2、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1-雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4、變壓器T1、二極管D1-二極管D2、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1-逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4，其中：

電感L1的一端與輸入電壓的一端相連，電感L1的另一端與電容C1的一端、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的下端和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的上端相連；

電容C1的另一端與輸入電壓的另一端、雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的下端和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的上端相連；

雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1的上端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2的上端、變壓器T1原邊的上端相連；

雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3的下端與雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的下端、變壓器T1原邊的下端相連；

變壓器T1副邊上端與二極管D1的正極相連，變壓器T1副邊下端與二極管D2的正極相連，變壓器T1中心抽頭與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的源極相連；

二極管D1的負(fù)極分別與二極管D2的負(fù)極、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的漏極、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的漏極相連；

電感L2的一端分別與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1的源極、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2的漏極相連，電感L2的另一端與電容C2的一端相連；

電容C2的另一端分別與逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的源極和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4的漏極相連。

本實(shí)例中上述各個(gè)元器件的選型可以優(yōu)選為：

電感L1-電感L2：330uH，30A，用于濾波；

電容C1-電容C2：2.0uF，30A，用于濾波；

雙向型可控開(kāi)關(guān)器件(BS1-BS4)：600V，30A；

功率二極管(D-D2)：600V，30A/100℃，用于整流；

逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件(S1-S4)：600V，30A，用于逆變。

整個(gè)電路具體工作時(shí)：

單相交流輸入電壓與輸入電流波形如圖2(a)所示，圖中，u_i表示輸入電壓，i_i表示輸入電流。電感L1和電容C1構(gòu)成LC回路，對(duì)單相交流輸入電壓進(jìn)行濾波，之后主要由4個(gè)雙向型開(kāi)關(guān)器件組成的全橋電路進(jìn)行高頻斬波。4個(gè)雙向型開(kāi)關(guān)器件的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖如圖2(b)所示。當(dāng)輸入端交流電壓的上半波加到全橋電路上時(shí)，控制雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4接通的同時(shí)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3斷開(kāi)，變壓器T1原邊兩端承受正向電壓，控制雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3接通的同時(shí)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4斷開(kāi)，變壓器T1原邊兩端承受反向電壓，在雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1-雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的門極施加高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸入端交流電壓的上半波將成為具有正弦輪廓的高頻交流電壓；同理，當(dāng)輸入端交流電壓的下半波加到全橋電路上時(shí)，控制雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4接通的同時(shí)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3斷開(kāi)，變壓器T1原邊兩端承受反向電壓，控制雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS2和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS3接通的同時(shí)雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1和雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4斷開(kāi)，變壓器T1原邊兩端承受正向電壓，在雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS1-雙向型可控開(kāi)關(guān)器件BS4的門極施加高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸入端交流電壓的下半波將成為具有正弦輪廓的與上半波剛好上下顛倒的高頻交流電。變壓器初級(jí)交流電壓波形如圖2(c)所示，圖中，u_p表示變壓器T1初級(jí)電壓。經(jīng)過(guò)變壓器T1，交流電壓幅值發(fā)生了改變，實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓功能。由變壓器T1副邊輸出的交流電跟高頻斬波得到的交流電頻率和相角完全相同，只是幅值有所改變。變壓器次級(jí)交流電壓波形如圖2(d)所示，圖中，u_s表示變壓器T1次級(jí)電壓。經(jīng)過(guò)主要由二極管D1和二極管D2構(gòu)成的整流電路時(shí)，正半波電壓通過(guò)二極管D1輸出，負(fù)半波電壓通過(guò)二極管D2輸出，因此得到全為正向的正向半波直流電壓，實(shí)現(xiàn)了整流功能。整流電路輸出電壓波形如圖2(e)所示，圖中，u_o1表示整流電路的輸出電壓。主要由4個(gè)逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件組成的逆變電路對(duì)整流得來(lái)的直流電壓進(jìn)行逆變，當(dāng)一個(gè)半波加在逆變電路上時(shí)，保持逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4開(kāi)通，保持逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3關(guān)斷，加在電感L2和電容C2組成的濾波電路兩端的電壓為正向電壓；當(dāng)下一個(gè)半波加在逆變電路上時(shí)，保持逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3開(kāi)通，保持逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4關(guān)斷，加在電感L2和電容C2組成的濾波電路兩端的電壓為負(fù)向電壓，按照每半個(gè)輸出周期交替同時(shí)控制逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S4、逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S2和逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S3的通斷，就可以得到期望復(fù)制的交流輸出電壓。逆導(dǎo)型開(kāi)關(guān)器件S1-S4的驅(qū)動(dòng)PWM脈沖波形如圖2(f)所示。逆變電路如圖2(g)所示，圖中，u_o2表示隔離型單相AC-AC變換器的輸出電壓。

本發(fā)明可用于器件體積較小、控制策略簡(jiǎn)單的AC-DC變換領(lǐng)域。通過(guò)使用變壓器，實(shí)現(xiàn)了交流電壓的幅值變換，同時(shí)使得電壓輸入端與輸出端實(shí)現(xiàn)了隔離；對(duì)輸入電壓進(jìn)行高頻斬波，大大縮小了變壓器的重量和體積；控制策略簡(jiǎn)單，整流電路為使用了二極管的不可控整流，逆變電路的脈沖信號(hào)輸出頻率跟輸入電壓的頻率相等。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。