[发明专利]一种开关电容式多电平交～交直接变换器

说明书

本发明公开了一种开关电容式多电平交～交直接变换器，由开关管组和电容器组成，其中开关管组是由一对源极串联的全控型器件构成，电容器在交～交变换模式下为无极电容。当所述变换器在降压模式下时，输入电压与高压端相连，输出负载与低压端相连，由此实现输入输出的降压变换；当所述变换器处于低压模式下时，输入电压与低压端相连，输出负载与高压端相连，由此实现输入输出的升压变换。本发明能够实现(M*N)倍的降压/升压交～交直接变换，具有控制策略简单、功率密度和转换效率高、体积小、重量轻、易扩展等优点。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术，具体为一种开关电容式多电平交～交直接变换器。

背景技术

一直以来，对多电平交～交变换器的研究，主要有交～直～交型多电平交～交变换器、Buck型非隔离式三电平交～交直接变换器和多电平矩阵变换器等，但是存在拓扑复杂、控制复杂、变换效率低等缺点。近年来，有学者提出了新型的多电平交～交直接变换器，虽然拓扑较为简洁、功率变换级数少、变换效率高，但问题是，这种多电平交～交变换器工作过程仍然需要磁性元件，一般而言，磁性元件体积大、重量大，还会带来EMI问题，影响变换器性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电容式多电平交～交直接变换器。

实现本发明目的的技术方案为：一种开关电容式多电平交～交直接变换器，包括依次连接的纵向开关电容模块、横向开关电容模块、桥式模块；所述纵向开关电容模块包括两个输入端和两个输出端；所述横向开关电容模块包括两个输入端和四个输出端；所述桥式模块包括四个输入端和两个输出端；

所述纵向开关电容模块包括开关管组S₁、开关管组S₂、开关管组S₃、开关管组S₄、电容器C₁、电容器C₂、电容器C₃，所述电容器C₁的一端与开关管组S₁的上漏极连接，所述电容器C₁的另一端与电容器C₃的一端连接，所述电容器C₃的另一端与开关组S₄的下漏极连接；所述开关组S₄的上漏极与开关管组S₃的下漏极连接，所述开关管组S₃的上漏极与开关管组S₁的下漏极连接，所述电容器C₂的一端与开关管组S₁的下漏极连接，所述电容器C₂的另一端与开关管组S₃的下漏极连接；所述开关管组S₁的上漏极、所述开关管组S₄的下漏极作为纵向开关电容模块的输入端；所述开关管组S₃的上漏极所述开关管组S₄的下漏极作为两个输出端；

所述横向开关电容模块包括开关管组S₅、开关管组S₆、开关管组S₇、电容器C₄、电容器C₅，所述电容器C₄的一端与开关管组S₅的右漏极连接，所述电容器C₅的一端与开关管组S₆的右漏极连接；所述开关管组S₅的右漏极与开关管组S₆的左漏极连接，所述开关管组S₆的右漏极与开关管组S₇的左漏极连接；所述电容器C₄的另一端、所述电容器C₅的另一端、所述开关管组S₇的右漏极为横向开关电容模块其中三个输出端，所述开关管组S₅的左漏极作为其中一个输入端，所述横向开关电容模块的一个输入端与纵向开关电容模块的一个输出端连接，所述纵向开关电容模块的另一个输出端同时作为横向开关电容模块剩余的一个输入端、输出端；