基于單相Boot型 AC/AC交流變換器的分析與實(shí)現(xiàn)

(2) uin > 0, iLf < 0

在[t1～t2]時(shí)段內(nèi)，uin >0, iLf <0，此時(shí)開(kāi)關(guān)管S1b、S2b恒通，S1a、S2a高頻互補(bǔ)開(kāi)通，正向Boost型DC/DC直流變換器工作，其兩種開(kāi)關(guān)模態(tài)如圖4所示。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1a開(kāi)通、S2a關(guān)斷時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、輸入電源uin、交流開(kāi)關(guān)管S1流通，如圖4(a)所示；當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1a斷開(kāi)，S2a開(kāi)通時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、輸入電源uin、電容Cf和負(fù)載、交流開(kāi)關(guān)管S2流通，如圖4(b)所示。

(3) uin < 0, iLf < 0

在[t2～t3]時(shí)段內(nèi)，uin <0, iLf <0，此時(shí)開(kāi)關(guān)管S1a、S2a恒通，S1b、S2b高頻互補(bǔ)開(kāi)通，反向Boost型DC/DC直流變換器工作，如圖5所示。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1b導(dǎo)通，S2b斷開(kāi)時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、輸入電源uin、交流開(kāi)關(guān)管S1流通，如圖5(a)所示；當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1b斷開(kāi)，S2b開(kāi)通時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、輸入電源uin、電容Cf和負(fù)載、交流開(kāi)關(guān)管S2流通，如圖5(b)所示。

(4) uin< 0, iLf > 0

在[t3～t4]時(shí)段內(nèi)，uin<0, iLf >0，此時(shí)開(kāi)關(guān)管S1a、S2a恒通，S1b、S2b高頻互補(bǔ)開(kāi)通，反向Boost型DC/DC直流變換器工作，如圖6所示。[!--empirenews.page--]

當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1b導(dǎo)通，S2b斷開(kāi)時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、交流開(kāi)關(guān)管S1、輸入電源uin流通，如圖6(a)所示；當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1b斷開(kāi)，S2b開(kāi)通時(shí)，電感電流iLf經(jīng)電感Lf、交流開(kāi)關(guān)管S2、電容Cf和負(fù)載、輸入電源uin流通，如圖6(b)所示。

3 控制策略

通過(guò)對(duì)單相Boost型AC/AC交流變換器的工作原理的分析可知，無(wú)論電感電流方向如何，開(kāi)關(guān)管的工作模態(tài)只與輸入電壓的極性有關(guān)。當(dāng)uin > 0時(shí)，開(kāi)關(guān)管S1b、S2b恒通，S1a、S2a高頻互補(bǔ)開(kāi)通, 正向Boost型DC/DC直流變換器工作；當(dāng)uin < 0時(shí)，開(kāi)關(guān)管S1a、S2a恒通，S1b、S2b高頻互補(bǔ)開(kāi)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(guò)零比較器得到輸入電壓uin的極性信號(hào)SP1，SP1反相得到信號(hào)SN1; 輸出電壓uo的反饋采樣信號(hào)uo_f與基準(zhǔn)輸出電壓uo_ref比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后得到電壓誤差信號(hào)ue，ue與三角波進(jìn)行比較，得到高頻PWM控制信號(hào)SP2，SP2反相后得到控制信號(hào)SN2; SP1、SN1分別與SP2、SN2進(jìn)行邏輯或調(diào)制，得到開(kāi)關(guān)管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號(hào)K1a、K1b、K2a、K2b。

4 仿真與實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)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(duì)該變換器進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)輸出電壓的有效值Uo_ref =220 V，開(kāi)關(guān)管采用理想器件；輸入電壓頻率為50 Hz；開(kāi)關(guān)頻率為50 kHz；電感Lf =500 μH，電容Cf =10 μF。

開(kāi)關(guān)管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號(hào)K1a、K1b、K2a、K2b的仿真波形如圖8(a)所示；圖8(b)中是交流開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)管S1兩端的電壓uS1是以輸出電壓uo為包絡(luò)線的高頻脈沖序列。