[实用新型]基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器

说明书

本实用新型公开了一种基于三绕组变压器的单相五电平AC‑AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、输入分压单元、五电平变换单元、输出滤波器和交流负载；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。本实用新型既能实现开关管电压应力减小的目的，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，具体涉及一种基于三绕组变压器的单相五电平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，它们都存在拓扑结构和控制策略复杂的缺点。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，既能实现开关管电压应力减小的目的，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：一种基于三绕组变压器的单相五电平AC-AC变换器，包括依次连接的交流输入电源、输入分压单元、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。

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；