[发明专利]一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路及控制方法，包括P、N两组晶闸管(V_P1～V_P4、V_N1～V_N4)组成的整流桥和LC滤波环节；其控制单元由处理器及外围组件构成，用于产生负载期望频率的正弦信号，结合负载电流控制任何时刻只让一组整流桥开通，并控制两组整流桥按照一定频率交替工作，则负载Z上就得到了该频率的交流电。同时，通过脉冲等效原理控制晶闸管的触发角。本发明适用于将高频交流输入电源，转变为低频交流输出电源，采用脉冲等效原理，使高频交流输入电源经主电路变换后，在每一个高频周期里的平均输出电压能反应当前期望瞬时电压值，进而跟踪低频交流输出电源的变化规律。

技术领域

本发明属于电力电子应用技术领域，涉及一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路及控制方法。

背景技术

在一些边远偏僻地区、临时性工业现场、救灾应急、国防军事、供电负荷短缺等的经营场所，往往需要能有移动方便、经济适用的后备电源。高频交流电源因为其具有的高频工作方式，对输出滤波电容的要求降低，设备的体积和重量得到减小的优点，在上述的场合得到了广泛的应用。但是大多数设备和仪器的使用都是基于低频交流电设计的，所以需要有能把高频交流电转化为低频交流电的中间电路。

变频电路目前主要包括交交直接变频和交直交间接变频两种主要的电路。交交直接变频电路在20世纪30年代就已经出现，当时采用的是水银整流器，曾经有装置用在电力机车上，由于原件性能的限制，没能得到推广。到20世纪70年代，随着晶闸管的问世交交变频电路曾经广泛应用于电机的变频调速。20世纪80年代随着全控器件的广泛应用，交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。近年来随着现代工业生产及社会发展的需要推动了交交变频技术的飞速发展，现代电力电子器件的发展和应用、现代控制理论和控制器件的发展和应用、微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流变频技术的发展和应用创造了新的物质和技术条件，交交直接变频电路又逐渐成为研究的热点。

交交直接变频电路是通过电力电子电路的开关控制直接变频控制，而不通过中间直流环节，只需通过一次变换把输入交流电直接变换成不同频率不同幅值的输出交流电，利用两组整流电路的输出电压分别构成正弦波的正负半波可以实现由一种频率的交流电到另一种频率的交流电的变换，这样的电路称为晶闸管相位控制交交直接变频电路，也称周波变流器。周波变流器一般采用晶闸管作为功率开关器件，适合于大功率电机调速的应用场合。

虽然交直交间接变频成为交交变频的重要分支，但是多余的变换环节，不仅增加了装置的成本、损耗和控制复杂度，也降低了系统的可靠性。目前很多单相交交直接变频装置都是通过三相交流电输入，经过三相整流后直接输出单相交流电，此电路采用余弦交点法作为控制逻辑，即在每个控制周期里，需要将当前时刻的输出值与预期开通晶闸管后的整流输出电压值进行比较，从而判断是否要开通晶闸管或者保持当前状态，此方法采用过多比较计算，实时性较差，控制难度高，导致输出电压THD较低，容易造成谐波污染，并且这种传统单相交交变频电路采用三相整流桥臂，使用了了较多的晶闸管资源。

因此，针对现有技术不足，设计一种可对于单相输入单相输出直接交交变频的电路及其控制方法甚为必要。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种可以实现减小输入谐波含量，改善电能质量，并提高了输出交流电THD的基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路。本发明同时提供一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频控制方法。