[实用新型]一种单相分数阶buck型交流斩波器

权利要求书

1.一种单相分数阶buck型交流斩波器，其特征在于：包括交流电压源(u_i)、开关管(S₁、S₂、S₃和S₄)、与开关管(S₁、S₂、S₃和S₄)反并联的二极管、输入端分数阶滤波电容(Ci)、输出端分数阶滤波电容(C_f)、输出端分数阶滤波电感(L)和负载(R_L)；交流电压源(u_i)的两端接入输入端分数阶滤波电容(Ci)，输入端分数阶滤波电容(Ci)的两端分别接入开关管(S₁)和开关管(S₂)，开关管(S₃)和开关管(S₄)串联后与开关管(S₁)和开关管(S₂)的输出端连接，输出端分数阶滤波电容(C_f)与输出端分数阶滤波电感(L)串联，输出端分数阶滤波电感(L)一端接入开关管(S₁)的输出端，分数阶滤波电容(C_f)的一端接入开关管(S₂)的输出端，通过开关管(S₁和S₂)及其反并联二极管将交流电压源(u_i)的能量，经输出端分数阶滤波电容(C_f)和输出端分数阶滤波电感(L)向负载(R_L)输出正弦波电压或由负载向交流电源反馈电能，四个开关管(S₁、S₂、S₃和S₄)轮流导通形成三种工作模态。

2.根据权利要求1所述的单相分数阶buck型交流斩波器，其特征在于：所述输入端分数阶滤波电容(Ci)和所述输出端分数阶滤波电容(C_f)的电压、电流时域关系满足方程：相位关系满足：其中为分数阶微分算子，为分数阶积分算子，i_C(t)为流过分数阶滤波电容的电流，u_C(t)为分数阶滤波电容两端的电压，α为阶次，C为电容值，分数阶滤波电容有相量形式：这里，X_C＝1/((jω)^αC)定义为分数阶容抗。

3.根据权利要求1所述的单相分数阶buck型交流斩波器，其特征在于：所述输出端分数阶滤波电感(L)的电压、电流时域关系满足方程：相位关系满足：其中，u_L为输出端分数阶滤波电感两端的电压，i_L为流过输出端分数阶滤波电感的电流，β为阶次，L为电感值，输出端分数阶滤波电感有相量形式：其中，X_L＝ω^αL定义为分数阶感抗。

4.根据权利要求1所述的单相分数阶buck型交流斩波器，其特征在于：所述三种工作模态分别为功率传输工作模态、死区工作模态和续流工作模态；当处于功率传输工作模态时，开关管(S₁)、开关管(S₂)、开关管(S₄)导通，开关管(S₃)截止，能量从电源传输给负载或由负载反馈回电源，当处于死区工作模态时，开关管(S₂)、开关管(S₄)导通，开关管(S₁)、开关管(S₃)截止，电感电流经开关管(S₃)、开关管(S₄)续流或经开关管(S₁)、开关管(S₂)回馈能量，当处于续流工作模态时，开关管(S₂)、开关管(S₃)、开关管(S₄)导通，开关管(S₁)截止，输出端分数阶滤波电感电流经开关管(S₃)、开关管(S₄)续流。