Buck型AC/AC交流變換器的控制框圖如圖6所示。

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　　輸出電壓經(jīng)反饋采樣后，與基準輸出電壓信號uo_ref進行比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后得到輸出電壓誤差放大信號ue，再與三角波進行比較，得到高頻PWM控制信號SP2，SP2反相后得到控制信號SN2;輸入電壓經(jīng)采樣后，經(jīng)過零比較器產(chǎn)生低頻的輸入電壓極性信號SP1，SP1反相后得到信號SN1;SP2、SN2分別與SP1、SN1 進行邏輯或調(diào)制，產(chǎn)生開關(guān)管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號K1a、K1b、K2a、K2b。

　　4仿真與實驗

　　為了驗證Buck型AC/AC交流變換器理論分析的正確性和控制策略的可行性，對該變換器進行了仿真與實驗研究。

　　4.1仿真波形

　　仿真參數(shù)如下：輸入電壓幅值額定輸出電壓幅值為負載為48.4 W的電阻(輸出功率為250 W)，開關(guān)采用理想器件;輸入電壓頻率f=50 Hz;開關(guān)頻率為50kHz;電感Lf =500μH，電容Cf =4.4μF。

　　開關(guān)管S1a、S1b、S2a、S2b的控制信號K1a、K1b、K2a、K2b的仿真波形如圖7(a)所示。當輸入電壓大于零時，開關(guān)管S1b、S2b恒通，S1a、S2a高頻互補開通;當輸入電壓小于零時，開關(guān)管S1a、S2a恒通，S1b、S2b高頻互補開通。圖7(b)為輸入電壓uin、輸出電壓uo和交流開關(guān)管S2的兩端(即S2a、S2b兩管D(漏極)-D(漏極)之間的)電壓波形uS2。

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　　圖7 Buck型AC/AC交流變換器的仿真波形：

　　(a) 控制信號K1a、K1b、K2a、K2b ;

　　(b) 電壓uin、uo及uS2

　　4.2實驗波形

　　根據(jù)上述分析，本文設(shè)計了一臺原理樣機。樣機參數(shù)設(shè)置如下：輸入電壓有效值Uin =220V, 額定輸出電壓有效值Uo =110V。開關(guān)管采用IRFP460A;輸入電壓頻率為50Hz;開關(guān)頻率為45kHz;電感Lf=500μH;電容Cf=4.4μF。其實驗波形如圖8所示。其中圖8(a)為輸入電壓uin和輸出電壓uo的實驗波形，uo和uin的相位相同;圖8(b)為輸入電壓uin和交流開關(guān)管S2的兩端電壓波形uS2，uS2是以uin為包絡(luò)線的高頻脈沖序列。

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　　圖8 Buck型AC/AC交流變換器的實驗波形：

　　(a) 輸入電壓uin和輸出電壓uo ;

　　(b) 輸入電壓uin和S2的兩端電壓uS2

　　5 結(jié)論

　　本文詳細分析了Buck型AC/AC交流變換器的工作原理及其控制策略。該變換器兩對交流開關(guān)管高頻互補開通，當占空比為常數(shù)時，其輸出電壓和輸入電壓的相位相同，但幅值不大于輸入電壓的幅值。通過對輸入電壓的極性判斷，并結(jié)合輸出電壓誤差放大信號與三角載波的比較結(jié)果，可確定各開關(guān)管的工作狀態(tài)。仿真和試驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性及控制策略的可行性。