电流型控制三电平交流变换器研究(5)
图2.1 高频隔离式三电平AC/AC直接变换器电路结构
其中三电平变换器由一个或多个基本构成单元构成，将输入电压转化为三种输出电平，该基本构成单元由两个四象限功率开关和一个四象限箝位功率开关组成，而相互串联的基本构成单元则有效降低了开关管两端的电压应力。在电路中引入了两个输入电压分压电容，以作箝位电压源之用，为保证在充放电过程中电容两端电压恒定，分压电容可适当加大。
2.2.2 电路拓扑族
高频隔离式三电平AC/AC直接变换器电路拓扑族如图3.2所示，包括单正激式、推挽全波式、推挽桥式、半桥全波式、半桥桥式、全桥全波式、全桥桥式电路。从三电平变换器看，单正激式、推挽式电路，适用于低压输入变换场合，半桥、全桥式电路，适用于高压输入变换场合；从输出周波变换器看，全波式电路适用于低压大电流输出变换场合，桥式电路适用于高压小电流输出变换场合。
（a）单正激式 （b） 推挽全波式
（c） 推挽桥式 （e）半桥桥式
（g）全桥桥式 （f）全桥全波式
（d）半桥全波式
图2.2 高频隔离式三电平AC/AC直接变换器电路拓扑族
2.3 双闭环三电平AC/AC直接变换器的控制原理
高频隔离式三电平AC/AC直接变换器采用基于电压瞬时值，电流瞬时值双闭环反馈控制方案。
将变换器输出的正弦交流电压Uo的采样信号Uof与正弦基准信号Ur（与输入电网电压同步）比较，经PI调节器、精密二极管整流电路后得到误差放大信号Ue，该误差信号作为电流环的给定，将变换器输出的正弦交流电流Io的采样信号Iof与Ue比较，经P调节器得到的信号与双极性锯齿波UT比较后得到了SPWM信号Uhf，通过一系列逻辑变换即可得到各个功率开关的驱动信号。通过调节SPWM信号的占空比，即可实现变换器输出电压的稳定与调节。
将Ipi与锯齿波共同经过比较器后生成正负半周不等宽的高频脉冲信号Uhf，将Uhf通过二分频D触发器后得到了占空比为定值的（D=0.5）的SPWM高频脉冲信号Uhf2，Uhf2即为电路结构中开关单元S3的驱动信号，而Uhf2通过非门得到的信号也即为开关单元S6的驱动信号；接着，将Uhf与Uhf2一起通过与门即可得到另一个脉冲信号S1，也就是开关单元S1的驱动信号，而Uhf经过反相之后再与Uhf2相与形成的脉冲信号S23，为开关单元S2的驱动信号；然后，信号Uhf2经过非门与Uhf相与得到的信号S4，为开关S4的驱动信号，将Uhf2,Uhf一起经过非门之后再相与得到的信号S5为开关单元S5的驱动信号；最后，按照理论设计的要求，可以将S5的驱动信号与信号S3经过或门向开关单元S7输送，而开关单元S2的驱动信号与驱动信号S6经过或门向开关单元S8提供。
而对于感性负载而言，电流在相位上滞后于电压，电源不仅向负载供电，同时也存在着负载向电源反馈能量的过程。对于容性负载而言，电压在相位上滞后于电流，因此也需要解决能量双向流通的问题，但是与感性负载相似，变压器的副边和原边在整个开关周期过程中均保持有一条环路导通，为负载能量向电源回馈提供了通道，这就保证了系统的正常工作。而对于整个功率开关单元的驱动信号而言，就可以与阻性负载一致，提高了驱动信号对不同类负载的兼容性能和适应能力。
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