适用于电压幅值双极性调控的直接式AC/AC变换器拓扑结构

发布时间：2021-10-15 21:27

　　针对电网中不确定性事件所带来的电压幅值波动问题,提出了一种适用于电压幅值双极性调控的直接式AC/AC变换器拓扑结构。该拓扑是由2个无差分脉冲宽度调制（PWM）型交流斩波桥臂构成的H桥结构,具有输入/输出"共地"、双自由度、双极性调控与无换流问题等特点。详细分析了变换器的拓扑构成、PWM原理,通过正/反极性场景的分析揭示了其工作模式;在参数设计的基础上,研制了变换器原理样机并搭建了动态电压恢复器系统。不同工况下的实验结果表明,所提出的直接式AC/AC变换器能够有效抑制电压幅值波动。 

【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

图1 双极性直接式AC/AC变换器拓扑结构

双极性直接式AC/AC变换器的PWM原理见图2。图中，uref1、uref2分别为P型、N型的参考波；uc为PWM载波，本文中选取三角波作为载波进行分析。由图2可知，P型与N型的PWM原理相同。由于输入电压极性对输出结果具有直接影响，对比输入电压Uin与零电位：当Uin为正极性时，得到高电位；当Uin为负极性时，得到低电位。调整2个桥臂开关器件的占空比可以实现对输出电压UAB的调控：当d1≠d2时，输出电压不同；当d1=d2时，输出电压为0。即该拓扑结构具有d1与d2双自由度调控能力，提高了变换器的运行灵活性。由上述分析可知，在工作过程中，该变换器的输入电压Uin极性无论正负，在每半个周期内8个IGBT中始终有4个常开，另外4个接受调制进行高频动作，即在运行过程中，该拓扑结构最多有4个IGBT高频动作，工作过程中的开关损耗得到有效降低。2 工作模式分析

为了对场景Ⅰ下的电路工作过程进行详细分析，依据电感电流iL的变化情况将AC/AC变换器拓扑结构的工作状态划分为4个过程：a→b;b→c;c→d;d→a。P型与N型桥臂中IGBT的门极信号、电感电流iL与电感电压uL，如图3所示。图中，S1、S1c、S1p、S1cp分别为S1、S1c、S1p、S1cp的驱动信号。依据双极性直接式AC/AC变换器拓扑结构与PWM原理，对该场景正半波的工作过程进行详细分析，具体如下。

【参考文献】：
期刊论文
[1]采用辅助变压器的全占空比调节三电平AC/AC变换器[J]. 金宏,张友军,王诗颂,丁效平,朱翚,胡庆何.  电力自动化设备. 2019(06)
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博士论文
[1]基于虚拟正交源电压合成策略的直接AC-AC变换拓扑与控制技术研究[D]. 李楚杉.浙江大学 2014



本文编号：3438650