[发明专利]自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器及其工作方法

权利要求书

1.一种自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：包括交流输入电源、四绕组变压器、五电平变换单元、输出滤波器和交流负载，所述交流输入电源、五电平变换单元、输出滤波器和交流负载依次连接；

所述五电平变换单元包括第一四象限开关管、第二四象限开关管、第三四象限开关管、第四四象限开关管、第五四象限开关管、第六四象限开关管、第七四象限开关管、第八四象限开关管、第一飞跨电容、第二飞跨电容和第三飞跨电容；

所述第七四象限开关管和第五四象限开关管之间形成第一节点；所述第五四象限开关管和第三四象限开关管之间形成第二节点；所述第三四象限开关管和第一四象限开关管之间形成第三节点；所述第一四象限开关管和第二四象限开关管之间形成第四节点；所述第二四象限开关管和第四四象限开关管之间形成第五节点；所述第四四象限开关管和第六四象限开关管之间形成第六节点；所述第六四象限开关管和第八四象限开关管之间形成第七节点；

所述第一飞跨电容跨接在第三节点和第五节点之间，所述第二飞跨电容跨接在第二节点和第六节点之间，所述第三飞跨电容跨接在第一节点和第七节点之间；

所述四绕组变压器的原边绕组的两端分别连接到变换器交流输入电源的第一输出端点和第二输出端点，所述四绕组变压器的第一副边绕组与第一飞跨电容并联，所述四绕组变压器的第二副边绕组与第二飞跨电容并联，所述四绕组变压器的第三副边绕组与第三飞跨电容并联；

所述第七四象限开关管的一端连接到变换器交流输入电源的第一输出端点，所述第七四象限开关管的另一端依次经第五四象限开关管、第三四象限开关管、第一四象限开关管、第二四象限开关管、第四四象限开关管、第六四象限开关管连接到第八四象限开关管的一端，所述第八四象限开关管的另一端连接到变换器交流输入电源的第二输出端点；

所述输出滤波器的第一输入端点连接到第四节点，所述输出滤波器的第二输入端点连接到变换器交流输入电源的第二输出端点。

2.根据权利要求1所述的自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述第一四象限开关管包括反向串联的第一功率开关管和第二功率开关管；

所述第二四象限开关管包括反向串联的第三功率开关管和第四功率开关管；

所述第三四象限开关管包括反向串联的第五功率开关管和第六功率开关管；

所述第四四象限开关管包括反向串联的第七功率开关管和第八功率开关管；

所述第五四象限开关管包括反向串联的第九功率开关管和第十功率开关管；

所述第六四象限开关管包括反向串联的第十一功率开关管和第十二功率开关管；

所述第七四象限开关管包括反向串联的第十三功率开关管和第十四功率开关管；

所述第八四象限开关管包括反向串联的第十五功率开关管和第十六功率开关管。

3.根据权利要求2所述的自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第九功率开关管、第十功率开关管、第十一功率开关管、第十二功率开关管、第十三功率开关管、第十四功率开关管、第十五功率开关管和第十六功率开关管均为IGBT开关管或MOSFET开关管。

4.根据权利要求1所述的自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述输出滤波器包括输出电感和输出滤波电容。

5.根据权利要求1所述的自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述四绕组变压器的原边绕组与第一副边绕组的匝数比为4:1；

所述四绕组变压器的原边绕组与第二副边绕组的匝数比为4:2；

所述四绕组变压器的原边绕组与第三副边绕组的匝数比为4:3。

6.根据权利要求1所述的自跟随飞跨电容五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述四绕组变压器的原边、第三副边、第二副边、第一副边的同名端分别连接到变换器交流输入电源的第一输出端点、第一节点、第二节点和第三节点。