新型准Z源AC/AC变换器：降低电容电压应力

摘要信息：“一种小电容器电压应力的准Z源AC/AC变换器”是针对传统AC/AC变换器的局限性而提出的一种新型设计。这种变换器主要特点是采用两个串联的准Z源网络与单相LC滤波器构成，旨在减少电容器上的电压应力。通过脉冲宽度调制（PWM）技术调整占空比来控制输出电压。通过MATLAB/Simulink仿真及TMS320F2812DA芯片实现的实验电路，验证了设计的正确性和稳定性。 在AC/AC变换技术领域，变换器的设计直接影响到效率和可靠性。传统的交流到交流变换器常存在单一升压或降压特性、开关器件热损耗大、纹波电流显著以及结构复杂等问题。Z源变换器因其独特的优势，如双向电压调节、提高电路可靠性等，逐渐成为研究焦点。准Z源网络进一步优化了Z源变换器，降低了电容器两端的电压，但仍有待改进。 本文提出的新拓扑结构采用两个串联的准Z源网络，这不仅能够提升升压比，还能有效降低电容器的电压应力，从而改善整个系统的性能。电路中的双向开关管S由IGBT模块组成，确保电感电流可以反向流动，增加了变换器的灵活性。 工作原理上，当输入交流电压Ui施加到电路，通过准Z源网络和PWM控制的双向开关管，可以改变流经滤波电容电感(Cf、Lf)的电流，进而调节输出电压。这种设计使得变换器在升压和降压模式下都能有效地工作，同时减少了对电容器的电压冲击，提升了整体系统的工作效率和稳定性。 通过MATLAB/Simulink的仿真模拟，研究人员能够预先评估和优化电路性能。实验部分则采用TMS320F2812DA作为控制核心，构建了实际的硬件电路，实验结果与仿真结果一致，证明了理论分析的准确性和设计的有效性。 总结来说，这种小电容电压应力的准Z源AC/AC变换器创新性地解决了传统变换器存在的问题，通过优化拓扑结构和利用先进的控制策略，实现了电容器电压的减小，提升了变换器的效率和可靠性，为交流电源转换提供了更优的解决方案。