[發明專利]一種基于脈沖等效法的單相直接交交變頻電路及控制方法

有效

• 申請號: 201710299842.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106992689B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 王念春;史言威;王寧;吳曉玉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M5/257
• 分類號: H02M5/257
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于脈沖等效法的單相直接交交變頻電路，其特征在于，該電路采用單相輸入交流電和單相輸出交流電的配置，包括輸入電源模塊(1)、雙向功率傳輸模塊(2)、控制單元(3)、濾波模塊(4)和負載模塊(5)，所述輸入電源模塊(1)為電路的高頻單相交流輸入電源，所述雙向功率傳輸模塊(2)由P組單相正向整流橋和N組單相反向整流橋反并聯構成，所述P組單相正向整流橋包括晶閘管VT_P1、晶閘管VT_P2、晶閘管VT_P3、晶閘管VT_P4，所述晶閘管VT_P1的陰極與晶閘管VT_P2的陰極連接作為整流輸出正極，晶閘管VT_P3的陽極與晶閘管VT_P4的陽極連接作為整流輸出負極，晶閘管VT_P1的陽極與晶閘管VT_P3的陰極連接作為單相輸入交流電的一端口，晶閘管VT_P2的陽極與晶閘管VT_P4的陰極連接并作為單相輸入交流電的另一端口；所述N組單相反向整流橋包括晶閘管VT_N1、晶閘管VT_N2、晶閘管VT_N3、晶閘管VT_N4，所述晶閘管VT_N1的陰極與晶閘管VT_N2的陰極連接作為整流輸出負極，晶閘管VT_N3的陽極與晶閘管VT_N4的陽極連接作為整流輸出正極，晶閘管VT_N1的陽極與晶閘管VT_N3的陰極連接作為單相輸入交流電的一端口，晶閘管VT_N2的陽極與晶閘管VT_N4的陰極連接作為單相輸入交流電的另一端口；

所述控制單元(3)由處理器的基本運行電路作為控制核心，外圍的檢測電路作為參數檢測反饋接口，控制單元(3)產生的輸出信號驅動晶閘管，所述濾波模塊(4)包括濾波電感(L)和濾波電容(C)，所述濾波電感(L)一端連接整流輸出正極，濾波電感(L)另一端與濾波電容(C)的正極相連接，濾波電容(C)的負極連接整流輸出負極，同時濾波電容(C)與負載并聯；

所述控制單元(3)在電路通電初始化時刻，設置輸出交流電的頻率f_s_o，然后控制單元(3)根據設置的輸出交流電頻率參數在處理器中構造期望頻率為f_s_o的輸出正弦電壓信號；控制單元(3)根據所述構造的期望頻率為f_s_o的輸出正弦電壓信號，結合輸出負載電流的變化，控制在任何時候只讓所述的P組單相正向整流橋和N組單相反向整流橋兩者中的一組整流橋工作，使P組單相正向整流橋和N組單相反向整流橋按照設置的輸出頻率f_s_o參數交替工作，則負載模塊(5)就得到了交替頻率為f_s_o的交流電；

在負載輸出交流電正負各自半周期時間段內，為了實現對正弦波形的跟蹤，在輸入的高頻單相交流電的每一個周期里的控制方法如下：根據檢測到的輸入電壓幅值u_i和輸入電壓頻率f_s_i，使用脈沖等效原理更新晶閘管觸發角值，即：按照輸入電壓頻率f_s_i與負載頻率f_s_o的整數倍比K，K為正的自然數，將負載輸出交流電正負各自半周期細分為K個預期輸出電壓瞬時值點，然后在每一個輸入高頻周期1/f_s_i里，求解細分間隔的脈沖面積，并計算等于該面積的整流輸出電壓值，確定晶閘管觸發角。

2.根據權利要求1所述的基于脈沖等效法的單相直接交交變頻電路，其特征在于，所述控制單元(3)用以控制雙向功率傳輸模塊(2)的整流橋按照期望得到波形的頻率進行開斷，使得能量從輸入電源模塊(1)流向濾波模塊(4)，經濾波后再流入負載模塊(5)，或者從負載流向輸入電源模塊(1)，使得負載波形完成對期望的輸出交流電的等效擬合。

3.根據權利要求2所述基于脈沖等效法的單相直接交交變頻電路，其特征在于，所述輸入電壓頻率f_s_i與輸出交流電的頻率f_s_o的整數倍比K大于等于5。