專利名稱：單/三相阻抗源升/降電流交/交變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交/交變換器，具體說是關(guān)于單相和三相PWM控制、可無級調(diào)節(jié)輸出電流的交/交變換器。
背景技術(shù)：
對于需要調(diào)節(jié)交流電流幅值的應(yīng)用場合，要實現(xiàn)體積小、成本低，傳統(tǒng)上往往采用無中間直流環(huán)節(jié)的PWM交流/交流變換器間接來實現(xiàn)。這種交流變換器除了可以實現(xiàn)電壓、電流調(diào)節(jié)外，還可以實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，電氣隔離，濾波等功能。新型自關(guān)斷電力電子器件和PWM控制技術(shù)的應(yīng)用可以顯著的提高交流/交流變換器的性能。
傳統(tǒng)的交流/交流變換器盡管可以實現(xiàn)上述功能，但是存在電流調(diào)節(jié)范圍小，開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通時共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷均會損壞電力電子器件，電路的EMI問題嚴(yán)重等缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的基于阻抗源變換器思想的交流/交流變換器，該變換器電路結(jié)構(gòu)簡單，電流調(diào)節(jié)范圍大，開關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷均不致?lián)p壞電力電子器件，交流輸入側(cè)電流諧波少。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下方案對于單相阻抗源升/降電流交/交變換器，其電路包含兩個交流電力電子開關(guān)S1和S2，一個由兩個電感L1和L2和兩個電容器C1和C2構(gòu)成的X型網(wǎng)絡(luò)，單相交流電流源和負(fù)載，交流電力電子開關(guān)S1并聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載之間，交流電力電子開關(guān)S2串聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和電源之間，兩個交流電力電子開關(guān)S1、S2均由四個二極管構(gòu)成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(guān)S1、S2工作在高頻開關(guān)狀態(tài)；對于三相阻抗源升/降電流交/交變換器，其電路包含兩個交流電力電子開關(guān)S3和S4，一個由三個電感L1、L2和L3和六個電容器C1～C6構(gòu)成的X形網(wǎng)絡(luò)，三相交流電流源和負(fù)載，交流電力電子開關(guān)S3串聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載之間，交流電力電子開關(guān)S4并聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和電源之間，兩個交流電力電子開關(guān)S3、S4均由六個二極管構(gòu)成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(guān)S3、S4工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。
該變換器的輸出電流是通過調(diào)節(jié)所述交流電力電子開關(guān)S1或S2、S3或S4的占空比來控制的，可以低于或高于輸入電流。
該變換器可用于如超導(dǎo)電源、中/大功率逆變器驅(qū)動電源、電力系統(tǒng)冗余能量再生系統(tǒng)、電磁感應(yīng)探傷、雙饋電機(jī)控制、各種泵、扇風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的常速和高速傳動以及大型同步發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的起動設(shè)備、靈活交流輸電(FACTs)系統(tǒng)等。
本發(fā)明的阻抗源升/降電流交/交變換器包括輸入濾波器，交流電力電子開關(guān)，阻抗源網(wǎng)絡(luò)，輸出濾波器，電源和負(fù)載。經(jīng)過兩個交流電力電子開關(guān)的高頻開關(guān)工作，阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無源元件周期性的充放電，實現(xiàn)輸出電流的升高或降低。
本發(fā)明引進(jìn)獨特的阻抗源網(wǎng)絡(luò)，電路具有非常高的可靠性，并且可以避免兩個交流電力電子開關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷時損壞電力電子器件。由于電力電子開關(guān)的工作頻率遠(yuǎn)高于電源和輸出電壓頻率，阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無源元件值很小，整個電路的體積、重量均較小，效率高。


圖1是阻抗源升/降電流交/交變換器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是單相阻抗源升/降電流交/交變換器的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3是三相阻抗源升/降電流交/交變換器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是交流電力電子開關(guān)S1(S3)、S2(S4)的驅(qū)動信號時序圖；圖5是單相阻抗源升/降電流交/交變換器電路的一種應(yīng)用實例。
具體實施例方式
參照圖1，本發(fā)明的阻抗源升/降電流交/交變換器電路包括交流電力電子開關(guān)，阻抗源網(wǎng)絡(luò)，電流源和負(fù)載。電路結(jié)構(gòu)如圖中所示。當(dāng)然還有輸入/輸出濾波電路。
圖2和圖3所示為單相和三相阻抗源升/降電流交/交變換器電路。
圖4是四個個交流電力電子開關(guān)的開關(guān)時序圖，它們都工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通的占空比，可以調(diào)節(jié)輸出電流大小。
圖5是單相阻抗源升/降電流交/交變換器電路應(yīng)用于電機(jī)起動的電路實例，通過該電路可以實現(xiàn)電機(jī)軟起動，抑制電機(jī)起動時的浪涌電流。
權(quán)利要求
1.阻抗源升/降電流交/交變換器，包括單相阻抗源升/降電流交/交變換器和三相阻抗源升/降電流交/交變換器，其特征在于所述單相阻抗源升/降電流交/交變換器的電路包含兩個交流電力電子開關(guān)(S1)和(S2)，一個由兩個電感(L1和L2)和兩個電容器(C1和C2)構(gòu)成的X型網(wǎng)絡(luò)，單相交流電流源和負(fù)載，交流電力電子開關(guān)S1串聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載之間，交流電力電子開關(guān)S2并聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和電源之間，兩個交流電力電子開關(guān)(S1、S2)均由四個二極管構(gòu)成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(guān)(S1、S2)工作在高頻開關(guān)狀態(tài)；所述三相阻抗源升/降電流交/交變換器電路包含兩個交流電力電子開關(guān)(S3)和(S4)，一個由三個電感(L1、L2和L3)和六個電容器(C1～C6)構(gòu)成的X形網(wǎng)絡(luò)，三相交流電流源和負(fù)載，交流電力電子開關(guān)S3串聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載之間，交流電力電子開關(guān)S4并聯(lián)于阻抗源網(wǎng)絡(luò)和電源之間，兩個交流電力電子開關(guān)(S3、S4)均由六個二極管構(gòu)成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成，兩個交流電力電子開關(guān)(S3、S4)工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗源升/降電流交/交變換器，其特征在于該變換器的輸出電流是通過調(diào)節(jié)所述交流電力電子開關(guān)(S1或S2、S3或S4)的占空比來控制的，可以低于或高于輸入電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的阻抗源升/降電流交/交變換器，其特征在于該變換器可用于如超導(dǎo)電源、中/大功率逆變器驅(qū)動電源、電力系統(tǒng)冗余能量再生系統(tǒng)、電磁感應(yīng)探傷、雙饋電機(jī)控制、各種泵、扇風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的常速和高速傳動以及大型同步發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的起動設(shè)備、靈活交流輸電(FACTs)系統(tǒng)等。
全文摘要
單/三相阻抗源升/降電流交/交變換器，包含兩個交流電力電子開關(guān)，由電感、電容器構(gòu)成的X型的獨特的阻抗源網(wǎng)絡(luò)，交流電流源和負(fù)載，兩個交流電力電子開關(guān)均由4或6個二極管構(gòu)成的整流橋和一個全控型電力電子器件組成。經(jīng)過兩個交流電力電子開關(guān)的高頻開關(guān)工作，阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無源元件周期性的充放電，實現(xiàn)輸出電流的升高或降低。
文檔編號H02M5/38GK1588778SQ20041006652
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者房緒鵬, 錢照明, 彭方正 申請人:浙江大學(xué)