[实用新型]单相三电平AC-AC变换器

说明书

本实用新型公开了一种单相三电平AC‑AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、输入分压单元、三电平变换单元、输出滤波器和交流负载；其中，所述三电平变换单元与输入分压单元，用于将输入电压在其输出侧转变为0、1/2、1倍输入电压的三种电平；输出滤波器用于滤除三电平变换单元中的高次谐波，并与交流负载连接，为交流负载提供高质量的输出电压波形。本实用新型既能实现开关管电压应力减半的目的，又能保证输出电压可在全占空比范围内调节。

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换技术领域，具体涉及一种单相三电平AC-AC变换器。

背景技术

AC-AC变换技术是应用电力电子器件，将某一频率和幅值的交流电能转换为另一频率和幅值的交流电能的变换技术。经过长达半个多世纪的快速发展，已广泛应用于需要电能变换的各个领域。在低压小功率的用电场合，电力电子技术的许多方面已逐渐成熟；而在高压大功率的输配电和工业场合，电力电子技术的应用正成为当今的研究重点和热点，受电力电子器件耐压值的限制，多电平技术成了解决这一问题的有效途径。

迄今为止，多电平变换器的基本结构主要有二极管箝位型多电平变换器、飞跨电容箝位型多电平变换器和独立电源级联型多电平变换器，它们不仅存在拓扑结构和控制策略复杂的缺点，且难以保证输出电压在全占空比范围内调节。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种单相三电平AC-AC变换器，既能实现开关管电压应力减半的目的，又能保证输出电压可在全占空比范围内调节。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种单相三电平AC-AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、输入分压单元、三电平变换单元、输出滤波器和交流负载；

所述输入分压单元包括串联连接的第一分压电容和第二分压电容，所述第一分压电容的容值和第二分压电容的容值相等，所述第一分压电容的一端连接到交流输入电源的第一输出端点，所述第一分压电容的另一端连接到第二分压电容的一端且与第二分压电容之间形成第一节点，所述第二分压电容的另一端连接到交流输入电源的第二输出端点；

所述三电平变化单元包括第一四象限开关管、第二四象限开关管、第三四象限开关管和第四四象限开关管；

所述第一四象限开关管和第二四象限开关管形成上单元变换电路，且所述第一四象限开关管和第二四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四四象限开关管形成下单元变换电路，且所述第三四象限开关管和第四四象限开关管之间形成第三节点；

所述第二四象限开关管和第四四象限开关管之间形成第四节点；

所述上单元变换电路的一端连接到交流输入电源的第一输出端点，所述上单元变换电路的另一端连接到第四节点，所述下单元变换电路的一端连接到交流输入电源的第二输出端点，所述下单元变换电路的另一端连接到第四节点。

上述技术方案中，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。

上述技术方案中，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、第七功率开关管和第八功率开关管均为IGBT开关管或MOSFET开关管。需要说明的是，上文的各功率开关管还可以是其他类型的开关管。

上述技术方案中，所述上单元变换电路的控制信号与下单元变换电路的控制信号相同但相位相差180°。