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高频环节多电平AC/AC变换器的研究

作　者: 杨开明
导　师: 李磊
学　校: 南京理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: AC/AC变换器 三电平 全桥全波式 推挽式 单极性移相控制
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 139次
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内容摘要


首先,论述了AC/AC变换器的发展现状及应用的前景。介绍了高频环节多电平AC/AC变换器的电路结构和拓扑族,其电路结构由输入滤波器、多电平变换器、高频变压器、输出周波变换器、输出滤波器、输出交流负载构成。其次,深入地研究了高频环节全桥全波式三电平AC/AC变换器的控制原理,分析了变换器在一个高频开关周期内的工作模式及其等效电路,获得了关键电路参数的设计准则和变换器的外特性曲线,仿真实验结果验证了该方案的正确性。在输出相同功率的情况下,该变换器的功率开关电压应力是传统变换器功率开关电压应力的一半,因此其适用于大功率输出场合。输出滤波器前端获得三电平低频电压波,从而减小了输出滤波电感的体积,有利于整机效率的提高。详细分析了一种高频环节推挽式三电平DC/DC变换器的电路拓扑的推导及控制原理,在此基础上,拓展出一种新型高频环节推挽式三电平AC/AC变换器电路拓扑,并深入地研究了其控制原理、稳态原理和外特性,仿真实验结果验证了该方案的正确性。最后,设计并研制了一台500VA 220V±10%50HzAC/110V50HzAC高频环节推挽式三电平AC/AC变换器原理样机,原理实验进一步表明该变换器的正确性和先进性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 AC/AC变换器概述  10-15
    1.2.1 非电气隔离型AC/AC变换器  11-13
    1.2.2 电气隔离型AC/AC变换器  13-15
  1.3 高频环节多电平AC/AC变换器的应用前景  15
    1.3.1 多电平变换器的概述  15
    1.3.2 应用前景  15
  1.4 课题的意义和主要工作  15-17
    1.4.1 课题的意义  15
    1.4.2 课题主要工作  15-17
2 高频环节多电平AC/AC变换器的电路结构与拓扑族  17-20
  2.1 引言  17
  2.2 高频环节多电平AC/AC变换器的电路结构与拓扑族  17-20
    2.2.1 电路结构与拓扑族  17-19
    2.2.2 控制策略  19-20
3 高频环节全桥全波式三电平AC/AC变换器的研究  20-43
  3.1 引言  20
  3.2 电路结构  20
  3.3 控制原理  20-24
  3.4 稳态原理  24-31
  3.5 输出电压与滤波电感电流的定量表达式  31-33
  3.6 稳态时变换器外特性  33-35
    3.6.1 理想情形  33-35
    3.6.2 实际情形  35
  3.7 三电平AC/AC变换器与两电平AC/AC变换器的比较  35-36
    3.7.1 输出滤波电感的比较  35-36
    3.7.2 功率开关电压应力的比较  36
  3.8 仿真实验  36-42
  3.9 小结  42-43
4 高频环节推挽式三电平AC/AC变换器的研究  43-59
  4.1 引言  43
  4.2 高频环节推挽式三电平DC/DC变换器的电路拓扑  43-44
  4.3 高频环节推挽式三电平AC/AC变换器的电路拓扑  44
  4.4 控制原理  44-46
  4.5 稳态原理  46-50
  4.6 输出电压与滤波电感电流的定量表达式  50-51
  4.7 稳态时变换器外特性  51-52
    4.7.1 理想情形  51-52
    4.7.2 实际情形  52
  4.8 仿真实验  52-58
    4.8.1 稳态仿真分析和讨论  53-58
    4.8.2 动态仿真分析和讨论  58
  4.9 小结  58-59
5 高频环节推挽式三电平AC/AC变换器的设计与实验  59-81
  5.1 引言  59
  5.2 系统构成  59
  5.3 功率电路  59-60
  5.4 控制电路  60-64
    5.4.1 正弦基准电路  60-61
    5.4.2 误差放大电路  61
    5.4.3 输入周波变换器最大移相角限制电路  61-62
    5.4.4 锯齿波发生电路  62
    5.4.5 SPWM比较器和下降沿二分频电路  62-63
    5.4.6 上升沿和下降沿延时电路  63
    5.4.7 选通信号产生电路  63-64
    5.4.8 驱动电路  64
  5.5 功率电路主要元器件设计与参数选择  64-69
    5.5.1 开关频率的选择  64
    5.5.2 输入滤波器设计  64-65
    5.5.3 输出滤波器设计  65-67
    5.5.4 高频变压器设计  67-69
    5.5.5 功率器件选择  69
  5.6 原理样机实验结果与讨论  69-81
    5.6.1 原理样机性能指标  69
    5.6.2 原理样机实验波形  69-78
    5.6.3 原理样机实验数据  78-81
6 结束语  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
附录A  86-87
附录B  87-89

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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