[实用新型]基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器

权利要求书

1.一种基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，其特征在于：包括依次连接的交流输入电源、输入分压单元、五电平变换单元、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、第八四象限开关管和三绕组变压器；

所述第一四象限开关管和第二四象限开关管串联形成第一变换支路，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串联形成第二变换支路，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；所述第五四象限开关管和第六四象限开关管串联形成第三变换支路，且所述第五四象限开关管和第六四象限开关管之间形成第四节点；所述第七四象限开关管和第八四象限开关管串联形成第四变换支路，且所述第七四象限开关管和第八四象限开关管之间形成第五节点；所述第二四象限开关管和第三四象限开关管之间形成第六节点；所述第四四象限开关管和第五四象限开关管之间形成第七节点；所述第六四象限开关管和第七四象限开关管之间形成第八节点；

所述第一节点连接到第七节点；

所述第一变换支路的一端连接到交流输入电源的第一输出端点，所述第一变换支路的另一端连接到第二变换支路的一端，所述第二变换支路的另一端连接到第三变换支路的一端，所述第三变换支路的另一端连接到第四变换支路的一端，所述第四变换支路的另一端连接到交流输入电源的第二输出端点；

所述三绕组变压器的原边绕组的两端分别连接交流输入电源的第一输出端点和第二输出端点，所述三绕组变压器的第一副边绕组与第一电容并联，且所述三绕组变压器的第一副边绕组的两端分别连接第二节点和第三节点，所述三绕组变压器的第二副边绕组与第二电容并联，且所述三绕组变压器的第二副边绕组的两端分别连接第四节点和第五节点。

2.根据权利要求1所述的基于三绕组变压器的单相五电平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所述的基于三绕组变压器的单相五电平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所述的基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述输出滤波器包括输出滤波电感和输出滤波电容。

5.根据权利要求1所述的基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述三绕组变压器的原边绕组与第一副边绕组和第二副边绕组的匝数比均为4:1。

6.根据权利要求1所述的基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述三绕组变压器的同名端分别连接到交流输入电源的第一输出端点、第二节点和第四节点。

7.根据权利要求1所述的基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，其特征在于：所述第一四象限开关管的控制信号相位与第八四象限开关管的控制信号相位相差90°；所述第二四象限开关管的控制信号相位与第七四象限开关管的控制信号相位相差90°；所述第三四象限开关管的控制信号相位与第六四象限开关管的控制信号相位相差90°；所述第四四象限开关管的控制信号相位与第五四象限开关管的控制信号相位相差90°；

所述第一四象限开关管的控制信号相位与第四四象限开关管的控制信号相位互补；所述第二四象限开关管的控制信号相位与第三四象限开关管的控制信号相位互补；所述第五四象限开关管的控制信号相位与第八四象限开关管的控制信号相位互补；所述第六四象限开关管的控制信号相位与第七四象限开关管的控制信号相位互补。