[实用新型]新型级联准阻抗源AC‑AC变换器

说明书

技术领域

本实用新型属于交流变换器技术领域，具体涉及一种新型级联准阻抗源AC-AC变换器。

背景技术

目前应用比较多的交流电压变换电路的拓扑结构有Boost型、Buck型、Buck-Boost型，是在它们的DC-DC直流变换器的拓扑结构的基础上，用双向功率开关代替单向开关，正弦交流电源代替直流电源，Buck型和Boost型电路拓扑结构是研究的最早的两种电力电子电路的拓扑结构，Buck型电路只能实现对交流输入电压的降压功能，Boost型电路只能实现对交流输入电压的升压功能，单一的实现降压和升压功能限制了两种拓扑电路的应用场合。虽然Buck-Boost型交流拓扑电路能够实现对输入电压的升降压调节，但是该电路拓扑作为一个二阶系统，在其奈奎斯特曲线的右半平面有零点，于是在系统中就会有不稳定响应的存在，制约了其在交流升降压场合的应用推广。传统的准阻抗源交流调压器只有一个准阻抗源网络，受限于目前的工业制造水平，其电路中的电子器件无法与理论参数完全相符，所以当需要有较高的变压能力时，其输出波形会发生畸变，甚至根本无法与理论结果相同，会使输出电能质量变差，从而污染整个电网。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足，提出了一种电能输出稳定，可无限级联，提高了变压能力的新型级联准阻抗源AC-AC变换器。

本实用新型具体采用如下技术方案：

新型级联准阻抗源AC-AC变换器，包括交流变换器电路，所述交流变换器电路包括大升压比阻抗网络，大升压比阻抗网络连接交流变换器电路的输入端和输出端，大升压比阻抗网络包括相级联的第一级准阻抗源和多级改进准阻抗源，第一级准阻抗源包括第一储能电感、第二储能电感、第一储能电容、第二储能电容和第一开关，每一级改进准阻抗源包括开关、储能电感和两个储能电容，最后一级改进准阻抗源的输出端连接第三开关。

优选地，所述第一开关与改进准阻抗源中的开关形成一开关组，开关组内的开关与第三开关互补导通。

优选地，所述最后一级改进准阻抗源的输出端连接滤波电路，滤波电路为LC滤波电路。

优选地，所述第一储能电感、第二储能电感和改进准阻抗源中的储能电感的电感值相等。

优选地，所述第一储能电容、第二储能电容和改进准阻抗源中的储能电容的电容大小相等。

优选地，所述改进准阻抗源为一级以上。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)新型级联准阻抗源AC-AC变换器采用新的电路拓扑结构，与传统准阻抗源交流调压器相比输出电能质量高、稳定性好、升压比大、电路中电容的电压应力和电感的电流应力小；

(2)大升压比阻抗网络可以无限级级联，极大的提高了变压能力；

(3)该新型级联准阻抗源AC-AC变换器动态性能好、电路的拓扑结构简单、网侧功率因数高等优点，集节约性、高效性、创新性与一起，在交流电压的稳压和调压场合受到了越来越广泛的推广应用；

(4)该新型级联准阻抗源AC-AC变换器不仅可应用于调压，也可用在逆变器，极大提高了电池的使用寿命；

(5)该新型级联准阻抗源AC-AC变换器的末端采用LC滤波，实现了功率流的双向流动，具有很好的通用。

附图说明

图1为新型级联准阻抗源AC-AC变换器电路结构图；

图2为开关S1和S2同时关断，S3导通时新型级联准阻抗源AC-AC变换器电路示意图；

图3为开关S1和S2同时关断，S3导通时，电容器Cf向电感Lf充电电路示意图；

图4为开关S1和S2同时导通，S3关断时，新型级联准阻抗源AC-AC变换器电路示意图；

图5为开关S1和S2同时导通，S3关断时，Vi和L1，L2，L3给负载供电的电路状态示意图；

图6为开关S1和S2同时导通，S3关断时，网络的电感电流递减至ILf时，负载由网络电容器供电电路状态示意图；

图7为用Matlab/Simulink对电路拓扑进行仿真，D＝0.4时仿真的输入和输出波形；

图8为用Matlab/Simulink对电路拓扑进行仿真，D＝0.6时仿真的输入和输出波形；

图9为用示波器测量的D＝0.1时的电路升压波形；

图10为用示波器测出的D＝0.65时的电路降压波形。

其中，1为第一级准阻抗源，2为改进准阻抗源。

具体实施方式