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申请/专利权人：陕西科技大学

摘要：一种用于在线式UPS的AC‑DC‑AC变换器，包括有交流输入电压源Vin、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6、第七功率开关管S7、第八功率开关管S8、输入电感Lin、输出电感Lout、母线电容Cbus；根据输入电压的极性不同，整流阶段工作在boost模式或者buck‑boost模式；当在输入电压的正半周期内，整流级通过让所述第三功率开关管S3保持开通并且让所述第四功率开关管S4保持断开，同时用高的开关频率切换所述第一功率开关管S1和所述第二功率开关管S2，此时整流阶段工作在boost模式；实现了软开关，并且允许高频操作，减小了输入电感的体积。

主权项：1.一种用于在线式UPS的AC-DC-AC变换器，其特征在于，包括有交流输入电压源Vin、第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6、第七功率开关管S7、第八功率开关管S8、输入电感Lin、输出电感Lout、母线电容Cbus；所述的交流输入电压源Vin的第一端与第三功率开关管S3的源极连接，交流输入电压源Vin的第二端、第一功率开关管S1的源极、母线电容Cbus的第二端及第六功率开关管S6的源极均与输出端的第二端连接；第三功率开关管S3的漏极和第四功率开关管S4的源极与输入电感Lin的第一端均连接；输入电感Lin的第二端和第二功率开关管S2的源极与第一功率开关管S1的漏极均连接；第四功率开关管S4的漏极和第二功率开关管S2的漏极与母线电容Cbus的第一端均连接；第五功率开关管S5的漏极与第七功率开关管S7的漏极连接；第五功率开关管S5的源极和第六功率开关管S6的漏极与输出电感Lout的第一端连接；第七功率开关管S7的源极和第八功率开关管S8的漏极与输出电感Lout的第二端均连接；第八功率开关管S8的源极与输出端的第一端连接；一种用于在线式UPS的AC-DC-AC变换器的控制方法，包括以下步骤：对于整流阶段控制，变换器的整流阶段工作在boost和buck-boost两种工作模式，为了减小输入电感的尺寸，在高频下运行；为了在高的开关频率下保持高效率，整流阶段工作在边界传导模式下运行，使得功率开关管零电压开通；在输入电压的正半周期内，整流级在boost模式下运行，输入电压的瞬时值小于直流母线电压的一半；当输入电压的瞬时值大于直流母线电压的一半时，只有每个开关周期结束时的电感电流小于某个负值iboostmin时，才可实现零电压开通；COSS是第一功率开关管S1和第二功率开关管S2的寄生电容；第二功率开关管S2在电感电流过零后保持接通一段时间建立所需要的负电感电流，才可确保第一功率开关管S1的零电压开通；在输入电压的负半周期内，整流级在buck-boost模式下运行，第三功率开关管S3和第四功率开关管S4自然实现零电压开通，当输入电压的瞬时值小于母线电压时，第三功率开关管S3和第四功率开关管S4组成的buck-boost变换器始终工作在boost模式，在此模式下，第三功率开关管S3不需要第四功率开关管S4接通一段时间来实现零电压开通；在整个整流阶段的控制中，整流级工作在边界传导模式下，通过感应输入电压的极性，来控制第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4栅极的驱动信号；当输入电压大于零时，第一功率开关管S1先开通tonboost，然后第二功率开关管S2开通，直到电感电流下降到iboostmin以下；当输入电压小于零时，第三功率开关管S3先开通tonbuck-boost，然后第四功率开关管S4开通，直到电感电流达到零；在整个控制中需要一个零电流检测电路，该零电流检测电路感应电感电流，并利用两个迟滞比较器，每半个输入周期对应一个；在输入电压的正半周期，电感电流下降至iboostmin以下时，迟滞比较器会产生一个触发信号，在输入电压的负半周期，当电感电流达到零时，滞回触发器会产生一个触发信号，控制器通过检测每半个周期中的触发信号来重置PWM计数器并开始下一个开关周期；整流级的输出电压通过PI控制器的低带宽电压回路进行调节，控制第一功率开关管S1和第三功率开关管S3的导通时间；对于逆变阶段控制，逆变级主要用于产生输出端的正弦交流电压，逆变阶段也工作在boost和buck-boost两种工作模式；逆变级工作在固定开关频率的连续传导模式；在整个逆变阶段控制中，通过对正弦基准电压与检测到的输出电压进行比较来产生电压误差信号，并将电压误差信号送入逆变级的控制器中，逆变级的控制器包括两个控制器Gcbuck和Gcbuck-boost；当输出电压大于零时，buck的控制器Gcbuck控制第五功率开关管S5的占空比，buck-boost的控制器Gcbuck-boost的输出被忽略，第八功率开关管保持开通；当输出电压小于零时，buck-boost的控制器Gcbuck-boost控制第七功率开关管的占空比，buck的控制器Gcbuck的输出被忽略，第六功率开关管保持开通。

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百度查询： 陕西科技大学 一种用于在线式UPS的AC-DC-AC变换器及其控制方法