单相Boost型AC-AC交流变换器工作原理及控制

/DC直流变换器工作；当uin 0时，开关管S1a、S2a恒通，S1b、S2b高频互补开通，反向Boost型DC/DC直流变换器工作。由此可得单相Boost型AC/AC交流变换器的控制框图，如图7所示。

输入电压经采样后，由过零比较器得到输入电压uin的极性信号SP1，SP1反相得到信号SN1; 输出电压uo的反馈采样信号uo_f与基准输出电压uo_ref比较，经PI调节后得到电压误差信号ue，ue与三角波进行比较，得到高频PWM控制信号SP2，SP2反相后得到控制信号SN2; SP1、SN1分别与SP2、SN2进行逻辑或调制，得到开关管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信号K1a、K1b、K2a、K2b。

4 仿真与实验

为了验证Boost型 AC/AC交流变换器理论分析的正确性和控制策略的可行性，对该变换器进行了仿真与实验研究。

4.1仿真波形

仿真参数如下：输入电压的有效值Uin=110 V，基准输出电压的有效值Uo_ref =220 V，开关管采用理想器件；输入电压频率为50 Hz；开关频率为50 kHz；电感Lf =500 μH，电容Cf =10 μF。

开关管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信号K1a、K1b、K2a、K2b的仿真波形如图8(a)所示；图8(b)中是交流开关管S1两端电压uS1、输入电压uin和输出电压uo的仿真波形，其中uo和uin相位相同，交流开关管S1两端的电压uS1是以输出电压uo为包络线的高频脉冲序列。

4.2实验波形

制作了一台实验原理样机，开关管采用MOSFET IRFP460PL，实验参数为：输入电压的有效值Uin=110 V，基准输出电压的有效值Uo_ref =220 V；输入电压频率为50 Hz；开关频率为23 kHz；电感Lf =900 ?H，电容Cf =4.4 ?F。实验波形如图9所示。

图9(a)为开关管控制信号K1a、K1b、K2a、K2b的实验波形；图9(b)为输出电压uo和交流开关管S1两端电压uS1的实验波形；图9(c)为输入电压uin和输出电压uo的实验波形。可见，输出电压uo和输入电压uin相位一致；交流开关管两端电压uS1是高频电压脉冲序列，其包络线为输出电压uo。

5 结论

单相Boost型AC/AC交流变换器可看成正反两个Boost型DC/DC直流变换器的组合，通过对输入电压的极性判断，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。该变换器具有结构简单、控制容易等优点。仿真和试验结果验证了理论分析的正确性及控制策略的可行性。