基于單相Boot型 AC/AC交流變換器的分析與實現(xiàn)
當開關管S1b導通,S2b斷開時,電感電流iLf經(jīng)電感Lf、交流開關管S1、輸入電源uin流通,如圖6(a)所示;當開關管S1b斷開,S2b開通時,電感電流iLf經(jīng)電感Lf、交流開關管S2、電容Cf和負載、輸入電源uin流通,如圖6(b)所示。
3 控制策略
通過對單相Boost型AC/AC交流變換器的工作原理的分析可知,無論電感電流方向如何,開關管的工作模態(tài)只與輸入電壓的極性有關。當uin > 0時,開關管S1b、S2b恒通,S1a、S2a高頻互補開通, 正向Boost型DC/DC直流變換器工作;當uin 0時,開關管S1a、S2a恒通,S1b、S2b高頻互補開通,反向Boost型DC/DC直流變換器工作。由此可得單相Boost型AC/AC交流變換器的控制框圖,如圖7所示。
輸入電壓經(jīng)采樣后,由過零比較器得到輸入電壓uin的極性信號SP1,SP1反相得到信號SN1; 輸出電壓uo的反饋采樣信號uo_f與基準輸出電壓uo_ref比較,經(jīng)PI調(diào)節(jié)后得到電壓誤差信號ue,ue與三角波進行比較,得到高頻PWM控制信號SP2,SP2反相后得到控制信號SN2; SP1、SN1分別與SP2、SN2進行邏輯或調(diào)制,得到開關管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號K1a、K1b、K2a、K2b。
4 仿真與實驗
為了驗證Boost型 AC/AC交流變換器理論分析的正確性和控制策略的可行性,對該變換器進行了仿真與實驗研究。
4.1仿真波形
仿真參數(shù)如下:輸入電壓的有效值Uin=110 V,基準輸出電壓的有效值Uo_ref =220 V,開關管采用理想器件;輸入電壓頻率為50 Hz;開關頻率為50 kHz;電感Lf =500 μH,電容Cf =10 μF。
開關管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號K1a、K1b、K2a、K2b的仿真波形如圖8(a)所示;圖8(b)中是交流開關管S1兩端電壓uS1、輸入電壓uin和輸出電壓uo的仿真波形,其中uo和uin相位相同,交流開關管S1兩端的電壓uS1是以輸出電壓uo為包絡線的高頻脈沖序列。
4.2實驗波形
制作了一臺實驗原理樣機,開關管采用MOSFET IRFP460PL,實驗參數(shù)為:輸入電壓的有效值Uin=110 V,基準輸出電壓的有效值Uo_ref =220 V;輸入電壓頻率為50 Hz;開關頻率為23 kHz;電感Lf =900 ?H,電容Cf =4.4 ?F。實驗波形如圖9所示。
圖9(a)為開關管控制信號K1a、K1b、K2a、K2b的實驗波形;圖9(b)為輸出電壓uo和交流開關管S1兩端電壓uS1的實驗波形;圖9(c)為輸入電壓uin和輸出電壓uo的實驗波形??梢?,輸出電壓uo和輸入電壓uin相位一致;交流開關管兩端電壓uS1是高頻電壓脈沖序列,其包絡線為輸出電壓uo。
5 結(jié)論
單相Boost型AC/AC交流變換器可看成正反兩個Boost型DC/DC直流變換器的組合,通過對輸入電壓的極性判斷,并結(jié)合輸出電壓誤差放大信號與三角載波的比較結(jié)果,可確定各開關管的工作狀態(tài)。該變換器具有結(jié)構(gòu)簡單、控制容易等優(yōu)點。仿真和試驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性及控制策略的可行性。
>電子變壓器相關文章:電子變壓器原理
評論