[发明专利]三电平双向升降压AC/DC变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种三电平双向升降压AC/DC变换器，其包括直流电源、交流电源、第一电感、第二电感、第一低频开关管、第二低频开关管、第一高频开关管、第二高频开关管、第三高频开关管、第四高频开关管、第五高频开关管、第六高频开关管、第七高频开关管、第八高频开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器。通过调制可保证能量在直流侧和交流侧的双向流动以及交流侧的电流正弦度，并可实现双向升降压。本发明能有效减小高频共模电压和漏电流，克服了传统升降压拓扑开关管应力大的缺点，相比两电平可有效减小电感电流纹波值，提升了效率。

技术领域

本发明属于变换器技术领域，具体涉及一种三电平双向升降压AC/DC变换器及其控制方法。

背景技术

AC/DC双向变换器集成了AC-DC、DC-AC两类基本变换器，AC-DC变换器是将交流电变为直流电即整流器，DC-AC变换器则是将直流电转化成交流电即逆变器。

常规的双向AC/DC变换器通常只基于Buck电路、Boost电路，因此只有升压或降压功能；而基于Buck-Boost电路的升降压AC/DC变换器通常具有开关管电压应力大、交流输入侧电流不连续等缺点，同时由于开关管高频开关动作，使得直流侧的负极性端与交流侧的参考地端会产生高频共模电压，从而产生较大的漏电流，这将降低逆变系统的安全性能和逆变效率，严重时甚至会危及到相关设备和人员的安全。因此设计一种开关管电压应力小、交流侧电流连续、共模电压可得到有效抑制的双向升降压AC/DC变换器是有十分必要的。

发明内容

针对以上情况，本发明提供了一种三电平双向升降压AC/DC变换器，具有有效减小升降压电路开关管电压应力、实现交流侧电流连续、抑制高频共模电压和漏电流等优点。

本发明采用的技术方案是，一种三电平双向升降压AC/DC变换器，其包括直流电源、交流电源、第一电感、第二电感、第一低频开关管、第二低频开关管、第一高频开关管、第二高频开关管、第三高频开关管、第四高频开关管、第五高频开关管、第六高频开关管、第七高频开关管、第八高频开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器，所述交流电源的L端分别与所述第一低频开关管的发射极、第一高频开关管的漏极和第一电压传感器的输入端连接，所述交流电源的N端分别与所述第二低频开关管的发射极、第二高频开关管的漏极和第一电压传感器的输出端连接；所述第一高频开关管的源极分别与所述第一电流传感器的输入端和第三高频开关管的漏极连接，所述第二高频开关管源极分别与所述第二电流传感器的输入端和第四高频开关管的漏极连接；所述第一电流传感器的输出端和所述第一电感的输出端连接，所述第二电流传感器的输出端和所述第二电感的输出端连接；所述第一电容的输入端分别与所述第一低频开关管的集电极、第二低频开关管的集电极和第二电压传感器的输入端连接，其输出端分别与所述第二电容的输入端、第三电容的输出端、第四电容的输入端、第二电压传感器的输出端和第三电压传感器的输入端连接；所述第二电容的输出端分别与所述第五高频开关管的源极、第六高频开关管的源极和第三电压传感器的输出端连接；所述第五高频开关管的漏极分别与所述第二电感的输入端和第八高频开关管的源极连接，所述第六高频开关管的漏极分别与所述第一电感的输入端和第七高频开关管的源极连接；所述直流电源正极与所述第三电流传感器的输出端连接，其负极分别与所述第三高频开关管的源极、第四高频开关管的源极和第四电容的输出端连接；所述第三电流传感器的输入端分别与所述第七高频开关管的漏极、第八高频开关管的漏极和第三电容的输入端连接。

可优选的是，所述第一电容与所述第二电容的电容值相同，所述第三电容与所述第四电容的电容值相同，所述第一电感与所述第二电感的电感值相等。

可优选的是，所述第一低频开关管、第二低频开关管、第一高频开关管、第二高频开关管、第三高频开关管、第四高频开关管、第五高频开关管、第六高频开关管、第七高频开关管和第八高频开关管均为全控型器件。