[实用新型]一种基于开关单元Buck-Boost双极AC-AC变换器

说明书

一种基于开关单元Buck‑Boost双极AC‑AC变换器，包括输入端、输出端、二阶输入/输出滤波器电路、三对双Buck开关单元；所述输入端为交流电源v_in，输出端可以带RC负载或其他负载，每对开关单元的中点都连接有为防止开关击穿的电感，每一个Mos开关管皆与外部快速恢复二极管串联管。所提变换器可以提供多种工作模式，包括;非逆变降压操作，非逆变升压操作，逆变降压‑升压操作，可调非逆变降压‑升压操作，具有两个控制占空比。该变换器可用于动态电压恢复器或现场可升级变压器(FUT),补偿电网电压的广泛幅度的跌落和膨胀,降低了体积和成本，减少了电路损耗，提高了电路效率。

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于开关单元Buck-Boost 双极AC-AC变换器。

背景技术

随着社会经济的发展，电力电子技术的进步，人们对用电需求也不断增加和对电能品质的要求也日益提高，随着而来的是众多可再生能源涌入电网、用电负荷不断增多，这也引入了众多干扰源，带来了电网电压波动等问题。为了使电网电压变得平稳，提出了现场可升级变压器(FUT)的交流稳压器和基于直接交直流变换器的动态电压恢复器(DVR)的配置。

传统降压、升压和降压-升压交流变换器并不能同时产出非反相或反相输出。故它们需要额外的负抽头绕组和连接继电器或者开关来实现负电压注入，这样使得电路器件过多，使得变换器的体积增大，提高了投入的成本，不经济，制约了其应用领域。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于开关单元Buck-Boost双极AC-AC变换器，既保持了传统AC-AC变换器的功能，又降低了AC-AC变换器的体积和成本，且所提变换器操作简单，可灵活调节输出电压。通过对电路拓扑的设计，解决了潜在的换相问题，实现了高效率和高功率密度运行。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一一种基于开关单元Buck-Boost 双极AC-AC变换器，其特征在于，包括输入端、输出端、二阶输入滤波器电路、二阶输出滤波器电路、三对双Buck开关单元；所述输入端为交流电源v_in，输出端可带RC负载或其他负载；每对双Buck开关单元的中点都连接有为防止开关击穿的电感，每一个开关皆与外部快速恢复二极管串联；

所述的双Buck开关单元由Buck开关单元和反Buck开关单元构成；Buck开关单元为MOS开关的源极与快恢复二极管的阴极相连，电感的一端与快恢复二极管的阴极相连，电感的另一端悬空；Buck开关单元的正、负极分别由MOS开关的漏极、快恢复二极管的阳极引出；反Buck开关单元由快恢复二极管的阳极与MOS开关的漏极相连构成，电感的一端与快恢复二极管的阳极相连，电感的另一端悬空；反Buck开关单元的正、负极分别由快恢复二极管的阴极、开关的源极引出，双Buck开关单元由Buck开关单元和反Buck开关单元的正极相连、负极相连构成，Buck开关单元和反Buck开关单元的中点用一个电感连接；

第一电容c₁与第一双Buck开关单元、第二双Buck开关单元、第三双Buck开关单元并联连接，所述二阶输入滤波器电路包括输入电容c_in和输入电感L_in；输入电容c_in与交流电源v_in并联连接，输入电容c_in和输入电感L_in串联连接后再与第二二极管的阴极连接；所述二阶输出滤波器电路包括输出电感L_o和输出电容c_o；输出电容c_o与负载R并联连，输出电感L_o和输出电容c_o串联连接后再与第六二极管的阴极相连接，交流电源v_in的负端、负载R的负端与第四二极管的阴极相连后接地。