[实用新型]基于变压器的单相三电平AC/AC变换器

说明书

本实用新型公开了一种基于变压器的单相三电平AC/AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、三电平变换单元、输出滤波器和交流负载，其特征在于：所述三电平变换单元包括四象限开关管一S1、四象限开关管二S2、四象限开关管三S3、四象限开关管四S4和变压器T。本实用新型的单相三电平AC/AC变换器，既能实现开关管电压应力减半目的，又能保证输出电压可在全占空比范围内调节。

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换技术，具体涉及一种基于变压器的单相三电平AC/AC变换器。

背景技术

AC/AC变换技术是应用电力电子器件，将某一频率和幅值的交流电能转换为另一频率和幅值的交流电能的变换技术。经过长达半个多世纪的快速发展，已广泛应用于需要电能变换的各个领域。在低压小功率的用电场合，电力电子技术的许多方面已逐渐成熟；而在高压大功率的输配电和工业场合，电力电子技术的应用正成为当今的研究重点和热点，受电力电子器件耐压值的限制，多电平技术成了解决这一问题的有效途径。

迄今为止，多电平变换器的基本结构主要有二极管箝位型多电平变换器、飞跨电容箝位型多电平变换器、独立电源级联型多电平变换器，它们都存在拓扑结构和控制策略复杂的缺点。

燕山大学王立乔等采用时钟定频积分控制策略是实现对飞跨电容箝位型三电平AC/AC变换器的控制(“时钟交错定频积分控制的三电平交流斩波器”，《电机与控制学报》，2010，Vol.14，No.6，pp.51～56)，默认飞跨电容在一个开关周期内充放电相等，因此只对输出电压进行了控制，这在实际应用中会有很大的误差，导致开关管电压应力不能完全减半。南京理工大学李磊等提出飞跨电容箝位型三电平交-交变换器输出电压和浮动电容电压联合控制策略(“新型级联式交流斩波器”，《电工技术学报》，2012，Vol.27，No.10，pp.196～200)，由于控制电路的限制，变换器无法实现输出电压全占空比范围内调节。

发明内容

本实用新型提供一种基于变压器的单相三电平AC/AC变换器，既能实现开关管电压应力减半目的，又能保证输出电压可在全占空比范围内调节。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种基于变压器的单相三电平AC/AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、三电平变换单元、输出滤波器和交流负载；所述三电平变换单元包括四象限开关管一S1、四象限开关管二S2、四象限开关管三S3、四象限开关管四S4和变压器T；

所述四象限开关管一S1和四象限开关管二S2串联形成第一变换支路，两者之间形成节点B12；

所述四象限开关管三S3和四象限开关管四S4串联形成第二变换支路，两者之间形成节点B34；

所述第一变换支路连接第二变换支路，所述第一变换支路的另一端连接交流输入电源的第一端，所述第二变换支路的另一端连接交流输入电源的第二端；

所述变压器T原边的两端分别连接交流输入电源的第一端和第二端，其副边的两端分别连接节点B12和B34。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述变压器T原副边的匝数比为2:1。