专利名称：单/三相阻抗源升/降电流交/交变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交/交变换器，具体说是关于单相和三相PWM控制、可无级调节输出电流的交/交变换器。
背景技术：
对于需要调节交流电流幅值的应用场合，要实现体积小、成本低，传统上往往采用无中间直流环节的PWM交流/交流变换器间接来实现。这种交流变换器除了可以实现电压、电流调节外，还可以实现功率调节，电气隔离，滤波等功能。新型自关断电力电子器件和PWM控制技术的应用可以显著的提高交流/交流变换器的性能。
传统的交流/交流变换器尽管可以实现上述功能，但是存在电流调节范围小，开关互补导通时共态导通或共态关断均会损坏电力电子器件，电路的EMI问题严重等缺点。
本发明的目的是提供一种新型的基于阻抗源变换器思想的交流/交流变换器，该变换器电路结构简单，电流调节范围大，开关共态导通或共态关断均不致损坏电力电子器件，交流输入侧电流谐波少。
发明内容
根据上述发明目的，本发明提出以下方案对于单相阻抗源升/降电流交/交变换器，其电路包含两个交流电力电子开关S1和S2，一个由两个电感L1和L2和两个电容器C1和C2构成的X型网络，单相交流电流源和负载，交流电力电子开关S1并联于阻抗源网络和负载之间，交流电力电子开关S2串联于阻抗源网络和电源之间，两个交流电力电子开关S1、S2均由四个二极管构成的整流桥和一个全控型电力电子器件组成，两个交流电力电子开关S1、S2工作在高频开关状态；对于三相阻抗源升/降电流交/交变换器，其电路包含两个交流电力电子开关S3和S4，一个由三个电感L1、L2和L3和六个电容器C1～C6构成的X形网络，三相交流电流源和负载，交流电力电子开关S3串联于阻抗源网络和负载之间，交流电力电子开关S4并联于阻抗源网络和电源之间，两个交流电力电子开关S3、S4均由六个二极管构成的整流桥和一个全控型电力电子器件组成，两个交流电力电子开关S3、S4工作在高频开关状态。
该变换器的输出电流是通过调节所述交流电力电子开关S1或S2、S3或S4的占空比来控制的，可以低于或高于输入电流。
该变换器可用于如超导电源、中/大功率逆变器驱动电源、电力系统冗余能量再生系统、电磁感应探伤、双馈电机控制、各种泵、扇风机、鼓风机和压缩机的常速和高速传动以及大型同步发电机和电动机的起动设备、灵活交流输电(FACTs)系统等。
本发明的阻抗源升/降电流交/交变换器包括输入滤波器，交流电力电子开关，阻抗源网络，输出滤波器，电源和负载。经过两个交流电力电子开关的高频开关工作，阻抗源网络的无源元件周期性的充放电，实现输出电流的升高或降低。
本发明引进独特的阻抗源网络，电路具有非常高的可靠性，并且可以避免两个交流电力电子开关共态导通或共态关断时损坏电力电子器件。由于电力电子开关的工作频率远高于电源和输出电压频率，阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的体积、重量均较小，效率高。
图1是阻抗源升/降电流交/交变换器的电路结构图；图2是单相阻抗源升/降电流交/交变换器的电路结构图；
图3是三相阻抗源升/降电流交/交变换器的电路结构图；图4是交流电力电子开关S1(S3)、S2(S4)的驱动信号时序图；图5是单相阻抗源升/降电流交/交变换器电路的一种应用实例。
具体实施例方式
参照图1，本发明的阻抗源升/降电流交/交变换器电路包括交流电力电子开关，阻抗源网络，电流源和负载。电路结构如图中所示。当然还有输入/输出滤波电路。
图2和图3所示为单相和三相阻抗源升/降电流交/交变换器电路。
图4是四个个交流电力电子开关的开关时序图，它们都工作在高频开关状态。通过调节开关导通的占空比，可以调节输出电流大小。
图5是单相阻抗源升/降电流交/交变换器电路应用于电机起动的电路实例，通过该电路可以实现电机软起动，抑制电机起动时的浪涌电流。
权利要求
1.阻抗源升/降电流交/交变换器，包括单相阻抗源升/降电流交/交变换器和三相阻抗源升/降电流交/交变换器，其特征在于所述单相阻抗源升/降电流交/交变换器的电路包含两个交流电力电子开关(S1)和(S2)，一个由两个电感(L1和L2)和两个电容器(C1和C2)构成的X型网络，单相交流电流源和负载，交流电力电子开关S1串联于阻抗源网络和负载之间，交流电力电子开关S2并联于阻抗源网络和电源之间，两个交流电力电子开关(S1、S2)均由四个二极管构成的整流桥和一个全控型电力电子器件组成，两个交流电力电子开关(S1、S2)工作在高频开关状态；所述三相阻抗源升/降电流交/交变换器电路包含两个交流电力电子开关(S3)和(S4)，一个由三个电感(L1、L2和L3)和六个电容器(C1～C6)构成的X形网络，三相交流电流源和负载，交流电力电子开关S3串联于阻抗源网络和负载之间，交流电力电子开关S4并联于阻抗源网络和电源之间，两个交流电力电子开关(S3、S4)均由六个二极管构成的整流桥和一个全控型电力电子器件组成，两个交流电力电子开关(S3、S4)工作在高频开关状态。
2.根据权利要求1所述的阻抗源升/降电流交/交变换器，其特征在于该变换器的输出电流是通过调节所述交流电力电子开关(S1或S2、S3或S4)的占空比来控制的，可以低于或高于输入电流。
3.根据权利要求1和2所述的阻抗源升/降电流交/交变换器，其特征在于该变换器可用于如超导电源、中/大功率逆变器驱动电源、电力系统冗余能量再生系统、电磁感应探伤、双馈电机控制、各种泵、扇风机、鼓风机和压缩机的常速和高速传动以及大型同步发电机和电动机的起动设备、灵活交流输电(FACTs)系统等。
全文摘要
单/三相阻抗源升/降电流交/交变换器，包含两个交流电力电子开关，由电感、电容器构成的X型的独特的阻抗源网络，交流电流源和负载，两个交流电力电子开关均由4或6个二极管构成的整流桥和一个全控型电力电子器件组成。经过两个交流电力电子开关的高频开关工作，阻抗源网络的无源元件周期性的充放电，实现输出电流的升高或降低。
文档编号H02M5/38GK1588778SQ20041006652
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月17日 优先权日2004年9月17日
发明者房绪鹏, 钱照明, 彭方正 申请人:浙江大学