三端口双向多相交直流变换器的制作方法

本发明涉及电力电子领域，特别是直流-交流电能变换技术领域。

背景技术：

交直流变换器是将交流负载或交流大电网与各类直流电源或直流负载有效衔接的关键设备。按照功率的流向来分，交直流变换器可以分为逆变器、整流器和双向交直流变换器三类，其中双向交直流变换器同时整合了逆变器和整流器的功能，在新能源并网发电、微电网、大功率电机驱动、智能电网、各类航空航天电力系统、不间断电源供电等国民经济的各个领域具有非常广泛的应用。

传统的双向交直流变换器只能提供一个直流输入端口和一个交流输出端口，即只能实现一个直流输入源和一个交流负载或交流电网之间的能量交互。然而，在新能源发电、不间断供电系统、混合储能等应用场合中，通常需要实现多个直流输入源与交流负载或者交流电网之间的能量交互。例如，混合储能系统中，需要同时将蓄电池、超级电容等储能装置与交流母线相连。传统解决方案通常需要用多个独立的直流变换器分别于各个直流输入源相连，再将各直流变换器的输出并联形成公共直流母线并作为双向交直流变换器的输入。不仅导致系统中变换器数量多、成本高，而且电能都要经过两级变换、降低了效率。类似的问题在单直流输入的双向交直流变换系统中也存在。对于双向交直流变换器，其直流侧的电压通常要大于交流侧电压的峰值才能保证系统正常工作。当直流输入源的电压较低时，就必须在直流输入源和交直流变换器之间额外引入升压电路，增加了系统的成本和功率损耗、降低了效率。

为了解决上述问题，国内外研究工作者尝试探索能够连接多个直流输入源的逆变器或者整流器解决方案。例如，文献“Yan Zhou，Liming Liu，and Hui Li.A High-Performance Photovoltaic Module-Integrated Converter(MIC)Based on Cascaded Quasi-Z-Source Inverters(qZSI)Using eGaN FETs[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2013，28(6)：2727-2738.”提出了基于多个准Z源逆变器串联连接的多输入逆变器解决方案，文献“Dongsen Sun，Baoming Ge，Weihua Liang，Haitham Abu-Rub，and Fang Zheng Peng.An Energy Stored Quasi-Z-Source Cascade Multilevel Inverter-Based Photovoltaic Power Generation System[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2015，62(9)：5458-5467.”则进一步将串联准Z源逆变器的方案用于分布式光伏和负载的接入。上述解决方案需要采用大量的开关器件和无源器件，且其都是针对逆变器的解决方案，并不能用于同时实现多个直流源接入的双向交直流电能变换应用中。

除了多个直流源同时接入的问题外，双向交直流变换器需要解决的另一问题是与开关桥臂直通相关的可靠性问题。传统双向交直流变换器的开关桥臂由有源开关串联构成，当同一开关桥臂中的开关管由于干扰、误触发等原因同时开通时，将会导致直流侧短路、装置失效。虽然引入死区时间控制能够在一定程度上解决该问题，但死区时间的引入会影响交流侧电压或电流波形的控制效果。此外，传统双向交直流变换器要利用开关管的体二极管进行续流，而无论是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)还是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，其体二极管的开关特性都远不及独立的二极管，功率开关管自身体二极管较差的导通和开关特性也在很大程度上影响了双向交直流变换器的电能变换效率。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种三端口双向多相交直流变换器，用于解决传统双向交直流变换器所存在的无法直接连接低压直流源、不能同时连接多个直流输入源、无法从根本上消除开关桥臂直通问题以及无法避免利用开关管的寄生体二极管进行续流而导致的变换效率降低等一系列问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

所述三端口双向多相交直流变换器由低压直流输入源(V_L)、高压直流输入源(V_H)、交流负载和N个双向开关单元构成，所述交流负载对外连接端子的数量也为N，N为大于1的整数。

所述N个双向开关单元中的任意第k个双向开关单元包括低压直流输入端(V_Lk)、高压直流输入端(V_Hk)、直流负端(V_k-)和交流输出端(v_ok)。

所述N个双向开关单元中的任意第k个双向开关单元由正单元和负单元并联构成。

所述N个双向开关单元的低压直流输入端全部并联连接并连于低压直流输入源(V_L)的正端。

所述N个双向开关单元的高压直流输入端全部并联连接并连于高压直流输入源(V_H)的正端。

所述N个双向开关单元的直流负端全部并联连接并连于低压直流输入源(V_L)的负端和高压直流输入源(V_H)的负端。

所述N个双向开关单元的交流输出端分别与交流负载相连，当N等于2时，所述交流负载为单相交流负载，当N等于3时，所述交流负载为三相交流负载，当N大于3时，所述交流负载为N相交流负载。

所述低压直流输入源(V_L)的电压小于等于高压直流输入源(V_H)的电压。

所述三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的正单元由第一正开关管(S_Pk1)、第二正开关管(S_Pk2)、第一正二极管(D_Pk1)、第二正二极管(D_Pk2)和正电感(L_Pk)构成，其中第一正开关管(S_Pk1)、第二正开关管(S_Pk2)、第一正二极管(D_Pk1)、第二正二极管(D_Pk2)和正电感(L_Pk)的连接方式为以下三种方式中的任意一种：

正单元第一种连接方式：第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于第一正二极管(D_Pk1)的阴极和第二正开关管(S_Pk2)的漏极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正开关管(S_Pk2)的源极连于第二正二极管(D_Pk2)的阴极和正电感(L_Pk)的一端，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

正单元第二种连接方式：第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于第二正开关管(S_Pk2)的源极、正电感(L_Pk)的一端和第二正二极管(D_Pk2)的阴极，第二正开关管(S_Pk2)的漏极连于第一正二极管(D_Pk1)的阴极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

正单元第三种连接方式：第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_HK)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于正电感(L_Pk)的一端和第一正二极管(D_Pk1)的阴极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第二正二极管(D_Pk2)的阴极和第二正开关管(S_Pk2)的源极，第二正开关管(S_Pk2)的漏极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

所述三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的负单元由第一负开关管(S_Nk1)、第二负开关管(S_Nk2)、第一负二极管(D_Nk1)、第二负二极管(D_Nk2)和负电感(L_Nk)构成，其中第一负开关管(S_Nk1)、第二负开关管(S_Nk2)、第一负二极管(D_Nk1)、第二负二极管(D_Nk2)和负电感(L_Nk)的连接方式为以下三种方式中的任意一种：

负单元第一种连接方式：第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于负电感(L_Nk)的一端和第一负开关管(S_Nk1)的漏极，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第二负二极管(D_Nk2)的阳极和第二负开关管(S_Nk2)的漏极，第二负二极管(D_Nk2)的阴极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

负单元第二种连接方式：第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于第一负开关管(S_Nk1)的漏极、第二负开关管(S_Nk2)的漏极和负电感(L_Nk)的一端，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第二负二极管(D_Nk2)的阳极，第二负二极管(D_Nk2)的阴极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

负单元第三种连接方式：第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于第二负二极管(D_Nk2)的阴极和第一负开关管(S_Nk1)的漏极，第二负二极管(D_Nk2)的阳极连于第二负开关管(S_Nk2)的漏极和负电感(L_Nk)的一端，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

有益效果：

(1)本发明能够同时提供两个直流功率端口和一个交流功率端口，能够同时实现两个独立的直流输入源与交流负载或者交流电网之间的双向功率传输与控制，具有集成度高、功率密度高、成本低等优点；

(2)本发明能够实现低压直流输入源与双向交直流变换器的直接相连，避免了传统解决方案中低压直流输入源的功率都必须全部要经过升压电路处理而导致的损耗大、效率低的问题；

(3)本发明三端口双向多相交直流变换器中，所有的开关桥臂都由开关管和二极管串联构成，从根本上消除了双向交直流变换器开关桥臂直通的问题，大大提高了变换器的可靠性；

(4)本发明三端口双向多相交直流变换器无需引入死区时间控制，简化了控制、且改善了电压和电流波形控制效果；

(5)本发明三端口双向多相交直流变换器中电流不会流经开关管的寄生体二极管，可以利用专用的二极管进行续流，从而可以提高变换器的效率；

(6)本发明三端口双向多相交直流变换器能够产生多种电平，有利于减少开关损耗、降低交流侧电压或电流谐波含量、改善交流侧波形质量，也有利于减小滤波器的体积。

附图说明

图1是本发明三端口双向多相交直流变换器的电路结构图；

图2是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元的电路结构图；

图3是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的正单元第一种连接方式的电路原理图；

图4是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的正单元第二种连接方式的电路原理图；

图5是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的正单元第三种连接方式的电路原理图；

图6是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的负单元第一种连接方式的电路原理图；

图7是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的负单元第二种连接方式的电路原理图；

图8是本发明三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的负单元第三种连接方式的电路原理图；

图9是本发明实施例三端口双向单相交直流变换器的电路原理图；

图10是本发明实施例三端口双向单相交直流变换器在逆变模式且交流电压正半周的等效电路图；

图11是本发明实施例三端口双向单相交直流变换器在逆变模式且交流电压负半周的等效电路图；

图12是本发明实施例三端口双向单相交直流变换器在整流模式且交流电压正半周的等效电路图；

图13是本发明实施例三端口双向单相交直流变换器在整流模式且交流电压负半周的等效电路图。

以上附图中的符号名称：V_H为高压直流输入源；V_L为低压直流输入源；V_L1、V_Lk和V_LN分别为第1个、第k个和第N个双向开关单元的低压直流输入端；V_H1、V_Hk和V_HN分别为第1个、第k个和第N个双向开关单元的高压直流输入端；V_1-、V_k-和V_N-分别为第1个、第k个和第N个双向开关单元的直流负端；v_o1、v_ok和v_LoN分别为第1个、第k个和第N个双向开关单元的交流输出端；S_Pk1、S_Pk2分别为任意第k个双向单元中正单元中的第一正开关管和第二正开关管；D_Pk1、D_Pk2分别为任意第k个双向单元中正单元中的第一正二极管和第二正二极管；L_Pk为任意第k个双向单元中正单元中的正电感；S_Nk1、S_Nk2分别为任意第k个双向单元中负单元中的第一负开关管和第二负开关管；D_Nk1、D_Nk2分别为任意第k个双向单元中负单元中的第一负二极管和第二负二极管；L_Nk为任意第k个双向单元中负单元中的负电感；v_AC为单相交流负载；S_P11、S_P12分别为第1个双向单元中正单元中的第一正开关管和第二正开关管；D_P11、D_P12分别为第1个双向单元中正单元中的第一正二极管和第二正二极管；L_P1为第1个双向单元中正单元中的正电感；S_N11、S_N12分别为第1个双向单元中负单元中的第一负开关管和第二负开关管；D_N11、D_N12分别为第1个双向单元中负单元中的第一负二极管和第二负二极管；L_N1为第1个双向单元中负单元中的负电感；S_P21、S_P22分别为第2个双向单元中正单元中的第一正开关管和第二正开关管；D_P21、D_P22分别为第2个双向单元中正单元中的第一正二极管和第二正二极管；L_P2为第2个双向单元中正单元中的正电感；S_N21、S_N22分别为第2个双向单元中负单元中的第一负开关管和第二负开关管；D_N21、D_N22分别为第2个双向单元中负单元中的第一负二极管和第二负二极管；L_N2为第2个双向单元中负单元中的负电感。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明三端口双向多相交直流变换器的电路结构图如附图1所示。由图可知，所述由三端口双向多相交直流变换器低压直流输入源(V_L)、高压直流输入源(V_H)、交流负载和N个双向开关单元构成，所述交流负载对外连接端子的数量也为N，N为大于1的整数。

所述N个双向开关单元中的任意第k个双向开关单元的电路结构图如附图2所示。由图可知，所述任意第k个双向开关单元包括低压直流输入端(V_Lk)、高压直流输入端(V_Hk)、直流负端(V_k-)和交流输出端(v_ok)四个端子，且该双向开关单元由正单元和负单元并联构成。

如附图1所示，所述N个双向开关单元的低压直流输入端全部并联连接并连于低压直流输入源(V_L)的正端。

如附图1所示，所述N个双向开关单元的高压直流输入端全部并联连接并连于高压直流输入源(V_H)的正端。

如附图1所示，所述N个双向开关单元的直流负端全部并联连接并连于低压直流输入源(V_L)的负端和高压直流输入源(V_H)的负端。

如附图1所示，所述N个双向开关单元的交流输出端分别与交流负载相连。当N等于2时，所述交流负载为单相交流负载，当N等于3时，所述交流负载为三相交流负载，当N大于3时，所述交流负载为N相交流负载。

在具体实施时，低压直流输入源(V_L)的电压应该小于等于高压直流输入源(V_H)的电压。

本发明所述三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的正单元由第一正开关管(S_Pk1)、第二正开关管(S_Pk2)、第一正二极管(D_Pk1)、第二正二极管(D_Pk2)和正电感(L_Pk)构成，其中第一正开关管(S_Pk1)、第二正开关管(S_Pk2)、第一正二极管(D_Pk1)、第二正二极管(D_Pk2)和正电感(L_Pk)的连接方式为以下三种方式中的任意一种：

正单元第一种连接方式的电路原理图如附图3所示。由附图3可知，第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于第一正二极管(D_Pk1)的阴极和第二正开关管(S_Pk2)的漏极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正开关管(S_Pk2)的源极连于第二正二极管(D_Pk2)的阴极和正电感(L_Pk)的一端，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

正单元第二种连接方式的电路原理图如附图4所示。由附图4可知，第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于第二正开关管(S_Pk2)的源极、正电感(L_Pk)的一端和第二正二极管(D_Pk2)的阴极，第二正开关管(S_Pk2)的漏极连于第一正二极管(D_Pk1)的阴极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

正单元第三种连接方式的电路原理图如附图5所示。由附图5可知，第一正开关管(S_Pk1)的漏极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一正开关管(S_Pk1)的源极连于正电感(L_Pk)的一端和第一正二极管(D_Pk1)的阴极，第一正二极管(D_Pk1)的阳极连于第二正二极管(D_Pk2)的阴极和第二正开关管(S_Pk2)的源极，第二正开关管(S_Pk2)的漏极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二正二极管(D_Pk2)的阳极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，正电感(L_Pk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

本发明所述三端口双向多相交直流变换器中任意第k个双向开关单元中的负单元由第一负开关管(S_Nk1)、第二负开关管(S_Nk2)、第一负二极管(D_Nk1)、第二负二极管(D_Nk2)和负电感(L_Nk)构成，其中第一负开关管(S_Nk1)、第二负开关管(S_Nk2)、第一负二极管(D_Nk1)、第二负二极管(S_Nk2)和负电感(L_Nk)的连接方式为以下三种方式中的任意一种：

负单元第一种连接方式的电路原理图如附图6所示。由附图6可知，第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于负电感(L_Nk)的一端和第一负开关管(S_Nk1)的漏极，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第二负二极管(D_Nk2)的阳极和第二负开关管(S_Nk2)的漏极，第二负二极管(D_Nk2)的阴极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

负单元第二种连接方式的电路原理图如附图7所示。由附图7可知，第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于第一负开关管(S_Nk1)的漏极、第二负开关管(S_Nk2)的漏极和负电感(L_Nk)的一端，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第二负二极管(D_Nk2)的阳极，第二负二极管(D_Nk2)的阴极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

负单元第三种连接方式的电路原理图如附图8所示。由附图8可知，第一负二极管(D_Nk1)的阴极连于第k个双向开关单元的高压直流输入端(V_Hk)，第一负二极管(D_Nk1)的阳极连于第二负二极管(D_Nk2)的阴极和第一负开关管(S_Nk1)的漏极，第二负二极管(D_Nk2)的阳极连于第二负开关管(S_Nk2)的漏极和负电感(L_Nk)的一端，第一负开关管(S_Nk1)的源极连于第k个双向开关单元的低压直流输入端(V_Lk)，第二负开关管(S_Nk2)的源极连于第k个双向开关单元的直流负端(V_k-)，负电感(L_Nk)的另一端连于第k个双向开关单元的交流输出端(v_ok)。

本发明在具体实施时，低压直流输入源(V_L)和高压直流输入源(V_H)既可以分时向交流负载提供功率，也可以同时向交流负载提供功率。

下面结合具体的实施例对本发明方案及其工作原理做进一步说明。

采用本发明所述技术方案可以构成交流侧相数任意的三端口双向交直流变换器，不同相数的三端口双向交直流变换器的工作原理是类似的，本发明以采用本发明技术方案所构成的一种三端口双向单相交直流变换器为具体实施例，详细说明其工作原理。该实施例所述的三端口双向单相交直流变换器的原理图如附图9所示。由附图9可知，该三端口双向单相交直流变换器采用了两个双向开关单元，其中双向开关单元中的正单元采用了正单元的第一种连接方式、双向开关单元中的负单元采用了负单元的第一种连接方式。附图9中，该三端口双向单相交直流变换器的交流侧连接了单相交流负载(v_AC)，在具体实施时，该单相交流负载(v_AC)也可以为单相交流电网。

附图9所示三端口双向单相交直流变换器既可以工作于逆变模式也可以工作于整流模式。三端口双向单相交直流变换器工作于逆变模式时，低压直流输入源(V_L)和高压直流输入源(V_H)向单相交流负载(v_AC)供电，三端口双向单相交直流变换器工作于整流模式时，单相交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)和高压直流输入源(V_H)供电。

附图10和附图11给出了三端口双向单相交直流变换器工作于逆变模式时各开关模态的等效电路图，其中附图10为交流电压为正半周时的等效电路图，附图11为交流电压为负半周时的等效电路图。

由附图10可知，逆变模式下且交流电压为正半周时三端口双向单相交直流变换器有三种工作模态：高压直流输入源(V_H)供电模态、低压直流输入源(V_L)供电模态和续流模态。

高压直流输入源(V_H)供电模态的等效电路如附图10(a)所示，此时开关管S_P11、S_P12、S_N21和S_N22导通，其它开关管和二极管关断，高压直流输入源(V_H)向交流负载(v_AC)供电。

低压直流输入源(V_L)供电模态的等效电路如附图10(b)所示，此时开关管S_P12、S_N21、S_N22和二极管D_P11导通，其它开关管和二极管关断，低压直流输入源(V_L)向交流负载(v_AC)供电。

续流模态的等效电路如附图10(c)所示，此时开关管S_N21、S_N22和二极管D_P12导通，其它开关管和二极管关断，此时两个直流输入源与交流负载(v_AC)断开。

由上述分析和等效电路可知，滤波电感可以获得V_H、V_L和0三种电平，也即三端口双向单相交直流变换器能够实现多电平的技术效果，有利于减小开关损耗、降低开关器件电压应力，从而提高效率。

由附图11可知，逆变模式下且交流电压为负半周时三端口双向单相交直流变换器也有三种工作模态：高压直流输入源(V_H)供电模态、低压直流输入源(V_L)供电模态和续流模态。

高压直流输入源(V_H)供电模态的等效电路如附图11(a)所示，此时开关管S_P21、S_P22、S_N11和S_N12导通，其它开关管和二极管关断，高压直流输入源(V_H)向交流负载(v_AC)供电。

低压直流输入源(V_L)供电模态的等效电路如附图11(b)所示，此时开关管S_P22、S_N11、S_N12和二极管D_P21导通，其它开关管和二极管关断，低压直流输入源(V_L)向交流负载(v_AC)供电。

续流模态的等效电路如附图11(c)所示，此时开关管S_N11、S_N12和二极管D_P22导通，其它开关管和二极管关断，此时两个直流输入源与交流负载(v_AC)断开。

由附图12可知，整流模式下且交流电压为正半周时三端口双向单相交直流变换器有三种工作模态：交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电模态、交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电模态和续流模态。

交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电模态的等效电路如附图12(a)所示，此时二极管D_N11和D_P22导通，其它开关管和二极管关断，交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电。

交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电模态的等效电路如附图12(b)所示，此时二极管D_N12、D_P22和开关管S_N11导通，其它开关管和二极管关断，交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电。

续流模态的等效电路如附图12(c)所示，此时二极管D_P22和开关管S_N11、S_N12导通，其它开关管和二极管关断，此时两个直流输入源与交流负载(v_AC)断开。

由附图13可知，整流模式下且交流电压为负半周时三端口双向单相交直流变换器有三种工作模态：交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电模态、交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电模态和续流模态。

交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电模态的等效电路如附图13(a)所示，此时二极管D_N21和D_P12导通，其它开关管和二极管关断，交流负载(v_AC)向高压直流输入源(V_H)供电。

交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电模态的等效电路如附图13(b)所示，此时二极管D_N22、D_P12和开关管S_N21导通，其它开关管和二极管关断，交流负载(v_AC)向低压直流输入源(V_L)供电。

续流模态的等效电路如附图13(c)所示，此时二极管D_P12和开关管S_N21、S_N22导通，其它开关管和二极管关断，此时两个直流输入源与交流负载(v_AC)断开。

上述分析仅用于说明本发明实施例三端口双向单相交直流变换器的工作原理，以此说明高压直流输入源(V_H)和低压直流输入源(V_L)向交流负载(v_AC)供电或者从交流负载(v_AC)获得电能的基本过程。事实上，本发明三端口双向多相交直流变换器可以根据实际应用需求采取不同的调制策略，当调制策略不同时，变换器的工作过程和开关模态换向过程也不完全相同。通过各开关模态的配合，能够灵活实现两个直流输入源与交流负载之间的双向功率变换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。