CN103887990A - 一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器 - Google Patents

一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器，包括稳压电容Cin、储能电感L、滤波电容Co以及依次串联的交流电源Vin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、电压输出端Vo；所述稳压电容Cin的一端连接于第一开关管S1和交流电源Vin之间，另一端接地；所述储能电感L的一端连接于第二开关管S2、第三开关管S3之间，另一端接地；所述滤波电容Co的一端连接于第四开关管S4和电压输出端Vo之间，另一端接地。与传统的自耦变压器相比，基于Buck-Boost变换器的固态变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点，输出电压不易受负载变化影响，外特性较硬。

Description

一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器
技术领域
本发明涉及交流电压变换电源领域，具体为一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器。
背景技术
利用Buck-Boost电路输出电压理论上可以在零到无穷大之间变化的特点，将Buck-Boost斩波电路应用于交流电压变换，提出一种变比可连续变化的固态电压器。与传统的自藕调压器相比，基于Buck-Boost变换器的变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点，并且采用了电压反馈控制，使得输出电压不受负载变化的影响，外特性较硬，具有广泛的应用前景。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型基于Buck-Boost的电压变换器。
技术方案：本发明提供的一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器，包括稳压电容Cin、储能电感L、滤波电容Co以及依次串联的交流电源Vin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、电压输出端Vo；所述稳压电容Cin的一端连接于第一开关管S1和交流电源Vin之间，另一端接地；所述储能电感L的一端连接于第二开关管S2、第三开关管S3之间，另一端接地；所述滤波电容Co的一端连接于第四开关管S4和电压输出端Vo之间，另一端接地。
作为改进，所述第一开关管S1、第二开关管S2分别为两个IGBT反向串联的双向开关；所述第三开关管S3、第四开关管S4分别为两个IGBT反向串联的双向开关。
有益效果：本发明提供的基于Buck-Boost的AC-AC变换器，相对于现有技术，具有以下突出的优势：
(1)本发明提供的基于Buck-Boost的AC-AC变换器与传统的变换器相比，使用双向有源器件代替原有的单相有源器件开关，实现了一种变比可以连续变化的固态变换器。
(2)本发明提供的基于Buck-Boost的AC-AC变换器采用Buck-Boost变换器的输出交流电压可以连续变化，且输出电压范围宽、体积小。
(3)本发明提供的基于Buck-Boost的AC-AC变换器输出电压不易受负载变化的影响，外特性较硬。
附图说明
图1是本发明新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器的拓扑图；
图2是本发明新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器在阻性负载下的输出电压和电流图；
图3是本发明新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器在感性负载下的输出电压和电流图；
图4是本发明新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器在容性负载下的输出电压和电流图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器，见图1，包括稳压电容Cin、储能电感L、滤波电容Co以及依次串联的交流电源Vin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、电压输出端Vo；所述稳压电容Cin的一端连接于第一开关管S1和交流电源Vin之间，另一端接地；所述储能电感L的一端连接于第二开关管S2、第三开关管S3之间，另一端接地；所述滤波电容Co的一端连接于第四开关管S4和电压输出端Vo之间，另一端接地。
该新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器在使用时，第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4不能同时处于导通状态，否则导致回路产生巨大的冲击电流，损坏电路；第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4也不能同时处于关断状态，否则导致电感L所存储的能量将没有释放通路导致产生很高的电压尖峰，损坏开关管。
为了解决换流问题，可以采样输入电压Vin和输出电压Vo，令V＝Vin-Vo；
当V＞0时，令第二开关管S2、第四开关管S4导通，第一开关管S1、第三开关管S3高频互补导通；
当V＜0时，令第一开关管S1、第三开关管S3导通，第二开关管S2、第四开关管S4高频互补导通。
测试该新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器在阻性负载、感性负载、容性负载下的输出电压和负载电流值，见图2、3、4所示，可知其输出电压能够很好的稳定，不会因为负载的变化而使输出电压出现较大波动。通过调节电压基准可以连续的改变输出电压，成为一种连续变化的固态变压器。

Claims (2)

1.一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器，其特征在于：包括稳压电容Cin、储能电感L、滤波电容Co以及依次串联的交流电源Vin、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、电压输出端Vo；所述稳压电容Cin的一端连接于第一开关管S1和交流电源Vin之间，另一端接地；所述储能电感L的一端连接于第二开关管S2、第三开关管S3之间，另一端接地；所述滤波电容Co的一端连接于第四开关管S4和电压输出端Vo之间，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种新型基于Buck-Boost的AC-AC变换器，其特征在于：所述第一开关管S1、第二开关管S2分别为两个IGBT反向串联的双向开关；所述第三开关管S3、第四开关管S4分别为两个IGBT反向串联的双向开关。
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