单周期控制的双向半桥AC-DC变换器
电气传动2017年第47卷第10期
单周期控制的双向半桥AC-DC 变换器
唐智1，夏泽中1，黄刚2，苏洪扬3
（1.武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070；2.长园深瑞继保自动化有限公司，
广东深圳518057；3.国网恩施供电公司，湖北恩施445000）
摘要：提出了一种改进型单周期控制的双向半桥AC -DC 变换器。与普通单周期控制的变换器不能工作在逆变模式相比，所提出的变换器能稳定工作在整流模式和逆变模式，实现了能量的双向流动，并具有高功率因数的特点。介绍和分析了改进型单周期控制的半桥AC -DC 变换器的工作原理，分析其稳定性条件和桥臂电容电压的平衡问题。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。
关键词：单周期控制；双向变换器；半桥AC -DC 变换器；高功率因数中图分类号：TM46
文献标识码：A
DOI ：10.19457/j.1001-2095.20171006
One Cycle Controlled Bidirectional Half -bridge AC -DC Converter
TANG Zhi 1，XIA Zezhong 1，HUANG Gang 2，SU Hongyang 3
（1.Automation College ，Wuhan University of Technology ，Wuhan 430070，Hubei ，China ；
2.CYG SUNRI Co.，Ltd.，Shenzhen 518057，Guangdong ，China ；
3.State Grid Enshi Power Company ，Enshi 445000，Hubei ，China ）
Abstract:A modified one cycle control （OCC ）based bidirectional half -bridge AC-DC converter was proposed.
Compared to the conventional OCC based converter which fails to operate in inverting mode ，the proposed converter could operate stably in both rectification and inverting mode ，thus bidirectional power flow with high power factor was realized ，operation principles of the proposed half -bridge AC-DC converter were presented and analyzed ，and the
stability criterion along with the voltage balance of the bridge capacitors was derived.Simulation performance and the experimental results show agreement with theoretical analysis.
Key words:one -cycle control ；bidirectional converter ；half -bridge AC-DC converter ；high power factor
作者简介：唐智（1992-），男，硕士研究生，Email ：tangle309@https://www.sodocs.net/doc/1112018012.html,
ELECTRIC DRIVE 2017Vol.47No.10
随着光能、风能等可再生能源发电技术逐渐被广泛应用，可再生能源占总用电量的比重正在快速增加。由于可再生能源发电的间歇性，需要大容量的储能系统来提高能量的利用率。储能系统要求所使用的变换器具有能量双向流动能
力、高功率因数和低的总谐波失真［1］
。双向AC -DC
变换器就是储能系统中常用的变换器之一。
与全桥拓扑相比，半桥电路结构更为简单，开关器件更少，因而开关损耗较小，整体效率更高［2］。对于小功率、低成本应用，单相半桥AC -DC 变换器具有优势。单相半桥AC -DC 变换器不仅适用于双向AC -DC 变换，使用2个对称的半桥AC -DC 变换器，中间通过变压器隔离，可以构成双向半桥DC -DC 变换器［3］。
普通单周期控制的AC -DC 变换器不能工作在逆变模式［4-5］，而文献［6］所提出的控制策略相当复杂，它将交流侧的输入电压相位和电压的正负极性调制成电流的参考量，从而保证变换器电流和电压相位相差180°，完成能量的回馈。
本文采用一种改进型的单周期控制算法，以实现半桥AC -DC 变换器在整流模式和逆变模式下稳定工作，并能够平稳切换。为使半桥电路电容中点电位基本不变，引入了电容均压控制。
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电路拓扑与工作原理
1.1双向半桥AC-DC 变换器工作原理
图1为双相半桥AC -DC 变换器原理图。图1中，U s （t
）为交流侧电压，U o 为直流母线电压，L 为29
万方数据