[发明专利]一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路及控制方法，包括P、N两组晶闸管(V_P1～V_P4、V_N1～V_N4)组成的整流桥和LC滤波环节；其控制单元由处理器及外围组件构成，用于产生负载期望频率的正弦信号，结合负载电流控制任何时刻只让一组整流桥开通，并控制两组整流桥按照一定频率交替工作，则负载Z上就得到了该频率的交流电。同时，通过脉冲等效原理控制晶闸管的触发角。本发明适用于将高频交流输入电源，转变为低频交流输出电源，采用脉冲等效原理，使高频交流输入电源经主电路变换后，在每一个高频周期里的平均输出电压能反应当前期望瞬时电压值，进而跟踪低频交流输出电源的变化规律。

主权项

1.一种基于脉冲等效法的单相直接交交变频电路，其特征在于，该电路采用单相输入交流电和单相输出交流电的配置，包括输入电源模块(1)、双向功率传输模块(2)、控制单元(3)、滤波模块(4)和负载模块(5)，所述输入电源模块(1)为电路的高频单相交流输入电源，所述双向功率传输模块(2)由P组单相正向整流桥和N组单相反向整流桥反并联构成，所述P组单相正向整流桥包括晶闸管VT_P1、晶闸管VT_P2、晶闸管VT_P3、晶闸管VT_P4，所述晶闸管VT_P1的阴极与晶闸管VT_P2的阴极连接作为整流输出正极，晶闸管VT_P3的阳极与晶闸管VT_P4的阳极连接作为整流输出负极，晶闸管VT_P1的阳极与晶闸管VT_P3的阴极连接作为单相输入交流电的一端口，晶闸管VT_P2的阳极与晶闸管VT_P4的阴极连接并作为单相输入交流电的另一端口；所述N组单相反向整流桥包括晶闸管VT_N1、晶闸管VT_N2、晶闸管VT_N3、晶闸管VT_N4，所述晶闸管VT_N1的阴极与晶闸管VT_N2的阴极连接作为整流输出负极，晶闸管VT_N3的阳极与晶闸管VT_N4的阳极连接作为整流输出正极，晶闸管VT_N1的阳极与晶闸管VT_N3的阴极连接作为单相输入交流电的一端口，晶闸管VT_N2的阳极与晶闸管VT_N4的阴极连接作为单相输入交流电的另一端口；所述控制单元(3)由处理器的基本运行电路作为控制核心，外围的检测电路作为参数检测反馈接口，控制单元(3)产生的输出信号驱动晶闸管，所述滤波模块(4)包括滤波电感(L)和滤波电容(C)，所述滤波电感(L)一端连接整流输出正极，滤波电感(L)另一端与滤波电容(C)的正极相连接，滤波电容(C)的负极连接整流输出负极，同时滤波电容(C)与负载并联；所述控制单元(3)在电路通电初始化时刻，设置输出交流电的频率f_s_o，然后控制单元(3)根据设置的输出交流电频率参数在处理器中构造期望频率为f_s_o的输出正弦电压信号；控制单元(3)根据所述构造的期望频率为f_s_o的输出正弦电压信号，结合输出负载电流的变化，控制在任何时候只让所述的P组单相正向整流桥和N组单相反向整流桥两者中的一组整流桥工作，使P组单相正向整流桥和N组单相反向整流桥按照设置的输出频率f_s_o参数交替工作，则负载模块(5)就得到了交替频率为f_s_o的交流电；在负载输出交流电正负各自半周期时间段内，为了实现对正弦波形的跟踪，在输入的高频单相交流电的每一个周期里的控制方法如下：根据检测到的输入电压幅值u_i和输入电压频率f_s_i，使用脉冲等效原理更新晶闸管触发角值，即：按照输入电压频率f_s_i与负载频率f_s_o的整数倍比K，K为正的自然数，将负载输出交流电正负各自半周期细分为K个预期输出电压瞬时值点，然后在每一个输入高频周期1/f_s_i里，求解细分间隔的脉冲面积，并计算等于该面积的整流输出电压值，确定晶闸管触发角。