三相Boost型ACAC交流变换器的仿真与研究

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1、三相Boost型AC/AC交流变换器的仿真与研究SimulationandResearchofThree-phaseBoosttypeAC/ACConverter翁振明1，张友军1、2任永保1，丁明昌1，王阿敏1(1.苏州大学机电工程学院,江苏苏州2150212.南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室，江苏南京210016）WengZhenming1,ZhangYoujun1、2,RenYongbao1,DingMingchang1,WangAmin1（1.CollegeofMechanical&E

2、lectricalEngineering,SoochowUniversity,Suzhou215021,China2.NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016,China）摘要：详细分析了三相Boost型AC/AC交流变换器的工作原理及其控制策略。通过对输出电压值的大小比较，并结合输出电压误差放大信号与三角载波的比较结果，可确定各开关管的工作状态。本文对三相Boost型AC/AC交流变换器进行了仿真研究，仿真结果验证了理论分析

3、的正确性及控制策略的可行性。关键词：交流变换器；Boost型；控制策略；仿真；Abstract:Theoperationprincipleandcontrolstrategyofthree-phaseBoosttypeAC/ACconverterwereanalyzedindetail.Byrecognizingthevalueofoutputvoltageandcomparingtheerroramplificationsignalofoutputvoltagewiththetriangularcar

4、rier,theoperationstateofswitchesaredetermined.Inthepaper,three-phaseBoosttypeAC/ACconverterwassimulated.Thesimulationresultsverifiedthecorrectionofthetheoryandthefeasibilityofthecontrolstrategy.Keywords:AC/ACconverter;Boosttype;controlstrategy;simulation

5、;1引言AC/AC交流变换技术的种类繁多[1]。按照有无中间直流环节，AC/AC交流变换技术可分为交—直—交型和交—交型两大类[2-3]；按照交流用电负载与输入交流电源有无电气隔离以及电气隔离元件的工作频率，AC/AC交流变换技术又可分为非隔离、低频环节和高频[6-8]环节三大类。在同频变换和不需要电气隔离的应用场合，相比于其它AC/AC交流变换技术[4-5]，在体积重量、音频噪声、电路结构、控制策略、变换效率、网侧功率因数、网侧电流谐波含量、输出电压波形质量、动态性能及可靠性等方面，脉宽调制AC/AC

6、变换器[10]具有明显的综合优势。本文在文献[9]的基础上详细分析了三相Boost型AC/AC交流变换器的工作原理及其控制策略，并对其采用了两种不同的反馈控制技术进行了仿真研究。仿真结果表明采用瞬时值控制比采用平均值控制具有更好的控制效果。2电路结构与工作原理图1为三相Boost型AC/AC交流变换器的电路结构[9]，其中S1和S4，S2和S5，S3和S6为三对功率开关管，二者高频互补开通，开通时间分别为D×TS、(1-D)×TS，其中D为占空比，TS为开关周期。图1三相Boost型AC/AC交流变换器

7、假设A相的输入电压ua为理想正弦波，则：(1)(2)(3)(4)(5)(6)其中Um为该相输入电压的幅值；w=2pf，为输入电压的角频率；f为输入电压的频率；uao、ubo、uco分别为A相、B相、C相电压经过升压之后得到的输出电压值。三相Boost型AC/AC交流变换器在一个高频开关工作周期内存在三种不同的工作模式[9]，它们分别是：（一）、功率传输模式；（二）、续流模式；（三）、死区模式。下面分析当C相电压最小且A相电流大于零,B、C两相电流小于零的时候，该电路在上述三种模式下电路中工作状态，其中每

8、相电压和电流的参考方向已在图1中箭头所示。（一）功率传输模式图2功率传输模式在功率传输模式下，各功率开关管的工作状态为：S1、S2、S3、S6导通，S4、S5截止；如图2所示实线表示电流流经的路线，虚线表示电流未经过的路线，箭头表示电流的实际方向(后文也采用此规定)。其中线路Ⅰ上的电流流经A相电感、开关管S1的续流二极管、负载、开关管S2、B相电感、B相电源，最后回到A相电源；线路Ⅱ上的电流流经A相电感、开关管S1的续流二极管、负载、开关管