[发明专利]一种低频转高频直接型AC-AC变换器及方法

说明书

本发明公开了一种可用于无线电能传输领域直接型AC‑AC变换器，包括交流电压源、输入电感以及由四个双向功率开关与CCL结构组成的H桥单元，所述的双向功率开关均由带反并联二极管的两个单向功率开关反向串联组成，所述的CCL结构由电容与相互串联的无线电能传输原边线圈和电容并联形成，还公开了其控制方法，变换器工作状态可分为注入能量状态，自由振荡状态：变换器注入能量时，无线电能传输原边线圈电流增大；变换器自由振荡时，无线电能传输电流减小。本发明通过检测原边线圈电流大小，切换注入能量状态与自由振荡状态，使原边线圈电流在设定值上下波动。

技术领域

本发明属于电力电子交流-交流变换器，特别涉及一种用于无线电能传输的低频转高频直接型AC-AC变换器，以及其控制方法。

背景技术

在大多数工业应用场合，通常只能获得工频交流电，而对于无线电能传输系统而言，功率变换器需要把50/60Hz的交流电变换成几十kHz乃至MHz的高频交流电。传统实现方式主要通过两级变换器级联。首先将50/60Hz工频交流电整流成直流电，再通过高频逆变器将直流电转变成高频交流电，即AC-DC-AC，此种方式容易控制输入电流，实现单位功率因数，但变换器级联数增加，效率降低。

另一种应用于无线电能传输原边功率变换方式是通过单级变换器直接实现50/60Hz工频交流电到高频交流电的转变，与两级变换器级联相比，省去了直流侧大电容，减少了开关器件，提高了效率。现有的用于无线电能传输应用的单级交流-交流转换器大多采用降压衍生结构，传统的矩阵变换器电压增益低，无法满足要求。

显然，升压型AC-AC变换器拓扑更适合于无线电能传输，可实现多目标的控制，包括负载功率需求、输入侧功率因数校正、逆变器软开关等，去掉了直流侧的大电容、减少了开关器件，提高了系统效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种应用于无线电能传输领域的低频转高频直接型AC-AC变换器，以实现低频电流向高频电流的转变，变换器软开关、负载功率需求等。