反激式交—交型三电平AC/AC变换器的研究

论文摘要

本论文提出的反激式交-交型三电平AC/AC变换器已申请中国发明专利（专利申请号：200910232474.8）。首先,论文对交流变换技术的发展、多电平技术及其在交-交变换中的应用情况进行了介绍,然后基于三电平功率单元提取思想和多电平技术应用的目的,提出了两种反激式交-交型三电平AC/AC变换器的拓扑结构：单端反激式三电平和双端反激式三电平。与双端反激式三电平拓扑相比,单端反激式三电平电路拓扑结构更加简单。本研究选用单端反激式三电平电路作为功率电路拓扑进行了稳态原理分析。论文主体部分重点介绍了单端反激式交-交型三电平AC/AC变换器的电压瞬时值反馈控制策略,对单端反激式交-交型三电平变换器的不同工作模式和稳态原理进行了详细分析,给出了变换器外特性公式,分析了功率管漏源极电压应力。与传统的反激式交-交型两电平AC/AC变换器相比,该变换器降低了主功率开关管的电压应力,能适应更高交流输入电压。最后,在上述理论分析的基础上,进行了500VA220V±15%50HzAC/110V50HzAC反激式交-交型三电平AC/AC变换器的仿真和原理试验,给出了阻性负载下的试验波形。试验结果与理论分析保持一致,进一步证实了这类变换器的正确性和先进性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 交流变换技术的发展
• 1.2.1 非隔离型交流变换器
• 1.2.2 电气隔离型交-交变换器
• 1.3 多电平技术的发展及其在AC/AC变换器中的应用
• 1.4 论文研究的主要内容和研究意义
• 1.4.1 论文的研究意义
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 2 反激式交-交型三电平AC/AC变换器技术基础
• 2.1 反激式三电平DC/DC变换器的拓扑结构推导
• 2.2 工作稳态分析
• 2.3 原理分析
• 2.3.1 输出电压Uo的和原边绕组电感电流I的推导
• 2.3.2 反激式三电平DC/DC变换器的工作模式分析
• 2.4 反激式三电平DC/DC变换器的仿真与分析
• 2.5 小结
• 3 反激式交-交型三电平AC/AC变换器的电路拓扑与原理特性
• 3.1 电路结构及其拓扑族
• 3.1.1 电路结构
• 3.1.2 电路拓扑族
• 3.2 反激式交-交型三电平AC/AC变换器的控制原理
• 3.3 反激式交-交型三电平AC/AC变换器稳态分析
• 3.3.1 变换器的四种工作模式
• 3.3.2 稳态原理
• 3.3.3 反激式交-交型AC/AC变换器外特性
• 3.4 变换器各功率开关漏源极电压分析
• 3.5 与两电平AC/AC变换器的比较
• 3.6 小结
• 4 反激式交-交型三电平AC/AC变换器的Simulink仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 反激式交-交型三电平AC/AC变换器的电路仿真分析
• 4.2.1 仿真参数及模型
• 4.2.2 稳态仿真分析和讨论
• 4.3 小结
• 5 反激式交-交型三电平AC/AC变换器设计与原理试验
• 5.1 系统组成与功率电路
• 5.2 控制电路
• 5.2.1 与电网电压同步的正弦基准电路
• 5.2.2 三角波发生电路
• 5.2.3 误差放大电路
• 5.2.4 SPWM比较器
• 5.2.5 逻辑控制电路
• 5.2.6 选通信号产生电路
• 5.2.7 驱动信号产生电路
• 5.2.8 驱动电路
• 5.3 功率电路设计与参数选择
• 5.3.1 开关频率选择
• 5.3.2 高频变压器设计
• 5.3.3 功率器件的选择
• 5.3.4 输出滤波电容Cf的设计
• 5.4 试验结果与结论
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录