本发明涉及交直流变换电路，尤其涉及一种多端口交直流变换电路及其控制方法。
背景技术：
由于传统的单相全桥pfc(逆变)是两电平，因此相对于正弦交流来说，如果参考交流输入(输出)的零线，则输出(输入)的电压是浮动的，即要么是0、pfc+，要么是pfc-、0，pfc是指整流后的输出电压，其好处是开关管的电压只承受整流后的电压值(但是在工作中，由于高频电流(电压)变化会引起电压尖峰)，但其因为输入是单相，所以不可避免的会产生工频纹波，而且该工频纹波的幅值会与滤波(储能)电容及负载(供电源)大小有关，有时候为了满足重载下的纹波要求，不得不加大储能电容，另外不可避免的会产生零线电流。因此在实际使用中又不得不用多个电源组三相，同时尽可能的均分搭配负载(供电源)，显得比较麻烦，尤其是在大功率负载时候，输入(逆变)一般会选择是三相交流配电系统，以减少零线电流。
原来简单的单相电路直连无法使用，通常会使用三相全桥电路，但此种电路的开关管所承受电压较高，使用当前的常规器件会导致开关损耗较大，如果选用sic等新型工艺的半导体开关器件，则成本高昂。因此如果只是单一整流需求，有的会选择传统经典双boost三电平电路，但是该电路中，由于二极管串联使用，其均分电压会成为一个关键点，因此在使用中又不得不将二极管使用高电压的型号，如果是逆变需求，则有的会选择“i”型或者“t”型三电平电路，而“i”型电路中，开关管依旧是串联使用，等同于将原双boost电源的二极管变成开关管，开关管进行boostpwm工作，(或者进行续流)。因此开关管在开关状态过程中，由于电路上的各种杂散电感以及开关管的寄生电容等依然可能出现不均压的工况，导致又不得不将与电感相连的开关管(俗称内管)选用更高电压等级型号。如果选用“t”型三电平电路，其貌似解决了开关损耗问题，但主开关管还是不得不选用大于总电压的型号，所以性能相对来说较差、或者昂贵。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出一种多端口交直流变换电路及其控制方法，能够同时解决整流及逆变工况的性能问题及器件选用问题，同时该电路还保持了单相两电平输出端口，同时又兼具了三电平电路的输出端口，带载更加灵活，且还具备双向变换功能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种实施例公开了一种单相多端口交直流变换电路，连接在包括单相交流源、第四电容c4和等效电感l1的等效电路上，所述第四电容c4连接在所述单相交流源的第一交流端l和第二交流端o之间，所述等效电感l1的第一端与所述单相交流源的第一交流端l相连；该单相多端口交直流变换电路包括主开关组、第一同步开关组、第二同步开关组、bus电容、第三电容c3、驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路；其中：所述主开关组包括第三开关管q3和第五开关管q5，所述第三开关管q3的源极和所述第五开关管q5的漏极分别连接至所述等效电感l1的第二端，所述第三开关管q3的漏极连接至所述第三电容c3的正极c3+，所述第五开关管q5的源极连接至所述第三电容c3的负极c3-；所述第一同步开关组包括第一开关管q1和第六开关管q6，所述第一开关管q1的源极连接至所述第三电容c3的正极c3+，漏极连接至所述bus电容的正极bus+；所述第六开关管q6的源极连接至所述第三电容c3的负极c3-，漏极连接至所述单相交流源的第二交流端o；所述第二同步开关组包括第二开关管q2和第四开关管q4，所述第二开关管q2的源极连接至所述bus电容的负极bus-，漏极连接至所述第三电容c3的负极c3-；所述第四开关管q4的源极连接至所述单相交流源的第二交流端o，漏极连接至所述第三电容c3的正极c3+；所述bus电容包括第一等效电容和第二等效电容，其中所述第一等效电容的负极和所述第二等效电容的正极的连接点是所述bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点。优选地，所述第一等效电容和所述第二等效电容分别包括一个电容或多个相互串联的电容。
本发明的另一种实施例公开了一种前述的单相多端口交直流变换电路的控制方法，用于控制所述单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，包括：当所述单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时：且当所述单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时，对所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第五开关管q5施加pwm驱动，对所述第三开关管q3施加与所述第五开关管q5互补的驱动或者不开通；当所述单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时，对所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第三开关管q3施加pwm驱动，对所述第五开关管q5施加与所述第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当所述单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时：且当所述单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时，对所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第三开关管q3施加pwm驱动，对所述第五开关管q5施加与所述第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当所述单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时，对所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第五开关管q5施加pwm驱动，对所述第三开关管q3施加与所述第五开关管q5互补的驱动或者不开通。
本发明的一种实施例公开了一种三相多端口交直流变换电路，包括三组前述的单相多端口交直流变换电路，三组所述单相多端口交直流变换电路分别连接在包括相应的单相交流源、相应的第四电容和相应的等效电感的相应的等效电路上，相应的所述第四电容连接在相应的所述单相交流源的第一交流端和第二交流端之间，相应的所述等效电感的第一端与相应的所述单相交流源的第一交流端相连；其中三组所述单相交流源是由三相交流源连接滤波器后分成的；且三组所述单相多端口交直流变换电路中的所述bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接。
本发明的另一种实施例公开了一种前述的三相多端口交直流变换电路的控制方法，用于分别控制三组所述单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，包括：当所述单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当所述单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通。
本发明的一种实施例公开了一种组合多端口交直流变换电路，包括两组前述的单相多端口交直流变换电路，两组所述单相多端口交直流变换电路分别连接在包括相应的单相交流源、相应的第四电容和相应的等效电感的相应的等效电路上，相应的所述第四电容连接在相应的所述单相交流源的第一交流端和第二交流端之间，相应的所述等效电感的第一端与相应的所述单相交流源的第一交流端相连；其中两组所述单相多端口交直流变换电路中的所述bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接。
本发明的另一种实施例公开了一种前述的组合多端口交直流变换电路的控制方法，用于分别控制两组所述单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，包括：当所述单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当所述单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通。
本发明的一种实施例公开了一种单相多端口交直流变换电路，包括前述的单相多端口交直流变换电路以及第三同步开关组、第四同步开关组和bus1电容，其中：所述第三同步开关组包括第七开关管q7和第九开关管q9，所述第七开关管q7的源极连接至所述bus电容的正极bus+，漏极连接至所述bus1电容的正极bus1+；所述第九开关管q9的源极连接至所述bus电容的负极bus-，漏极连接至所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点；所述第四同步开关组包括第八开关管q8和第十开关管q10，所述第八开关管q8的源极连接至所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点，漏极连接至所述bus电容的正极bus+；所述第十开关管q10的源极连接至所述bus1电容的负极bus1-，漏极连接至所述bus电容的负极bus-；所述bus1电容包括第三等效电容和第四等效电容，其中所述第三等效电容的负极和所述第四等效电容的正极的连接点是所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点。
优选地，所述第三等效电容和所述第四等效电容分别包括一个电容或多个相互串联的电容。
本发明的另一种实施例公开了一种前述的单相多端口交直流变换电路的控制方法，用于控制所述单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，包括：以所述单相交流源的交流周期的正整数倍为交替周期，交替对所述第三同步开关组和所述第四同步开关组施加高电平驱动；当所述单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时：且当所述单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时，对所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第五开关管q5施加pwm驱动，对所述第三开关管q3施加与所述第五开关管q5互补的驱动或者不开通；当所述单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时，对所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第三开关管q3施加pwm驱动，对所述第五开关管q5施加与所述第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当所述单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时：且当所述单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时，对所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第三开关管q3施加pwm驱动，对所述第五开关管q5施加与所述第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当所述单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时，对所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对所述第五开关管q5施加pwm驱动，对所述第三开关管q3施加与所述第五开关管q5互补的驱动或者不开通。
本发明的一种实施例公开了一种组合多端口交直流变换电路，包括两组前述的单相多端口交直流变换电路以及第三同步开关组、第四同步开关组和bus1电容，两组所述单相多端口交直流变换电路分别连接在包括相应的单相交流源、相应的第四电容和相应的等效电感的相应的等效电路上，相应的所述第四电容连接在相应的所述单相交流源的第一交流端和第二交流端之间，相应的所述等效电感的第一端与相应的所述单相交流源的第一交流端相连；两组所述单相多端口交直流变换电路中的所述bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接，其中：所述第三同步开关组包括第七开关管q7和第九开关管q9，所述第七开关管q7的源极连接至所述bus电容的正极bus+，漏极连接至所述bus1电容的正极bus1+；所述第九开关管q9的源极连接至所述bus电容的负极bus-，漏极连接至所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点；所述第四同步开关组包括第八开关管q8和第十开关管q10，所述第八开关管q8的源极连接至所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点，漏极连接至所述bus电容的正极bus+；所述第十开关管q10的源极连接至所述bus1电容的负极bus1-，漏极连接至所述bus电容的负极bus-；所述bus1电容包括第三等效电容和第四等效电容，其中所述第三等效电容的负极和所述第四等效电容的正极的连接点是所述bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点。
优选地，所述第三等效电容和所述第四等效电容分别包括一个电容或多个相互串联的电容。
本发明的另一种实施例公开了一种前述的组合多端口交直流变换电路的控制方法，用于控制两所述单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，其中两组所述单相多端口交直流变换电路连接的相应的所述等效电路中的相应的所述单相交流源的频率和周期相同，该控制方法包括：以其中任意一组所述单相多端口交直流变换电路连接的相应的所述等效电路中的相应的所述单相交流源的交流周期的正整数倍为交替周期，交替对所述第三同步开关组和所述第四同步开关组施加高电平驱动；当所述单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当所述单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时：且当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压高于第二交流端时，对相应的所述第一同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第三开关管施加pwm驱动，对相应的所述第五开关管施加与相应的所述第三开关管互补的驱动或者不开通；当相应的所述单相交流源的第一交流端的电压低于第二交流端时，对相应的所述第二同步开关组施加高电平驱动，并根据控制值对相应的所述第五开关管施加pwm驱动，对相应的所述第三开关管施加与相应的所述第五开关管互补的驱动或者不开通。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的多端口交直流变换电路及其控制方法中，第一同步开关组和第二同步开关组只需做低频工作，且分别与第三电容相连，避免了高频电压尖峰，同时主开关组做高频工作，但是其两端电压始终能够被第三电容箝位，即有效地解决了传统的电路中所存在的单管高稳态电压问题或者高频工作后产生的高电压尖峰问题，从而能够同时解决整流及逆变工况的性能问题及器件选用问题；另外在第三电容的正负极两端可以直接接负载或者接电源(或者可以提供电源的电路)，且在bus电容的正负极两端也可以接负载或者接电源(或者可以提供电源的电路)，在同一电路中实现了两种工况，相比传统的逆变器或者整流电路带载更加灵活。另外由三组单相的多端口交直流变换电路组成的三相的多端口交直流变换电路兼具了单相两电平的功能和三相三电平的功能，也即既可三个单相仍分别带载又可均衡带载，且功率管的电压应力保持与单相交流电源一致，大大降低了开关管的损耗。
附图说明
图1是本发明实施例一的单相多端口交直流变换电路的示意图；
图2是对图1所示的单相多端口交直流变换电路控制的示意图；
图3a是图1的单相多端口交直流变换电路的工作状态之一的等效图；
图3b是图3a的简化示意图；
图4a是图1的单相多端口交直流变换电路的工作状态之二的等效图；
图4b是图4a的简化示意图；
图5是本发明实施例二的三相多端口交直流变换电路的示意图；
图6是对图5所示的三相多端口交直流变换电路控制的示意图；
图7是本发明实施例三的三相多端口交直流变换电路的示意图；
图8是本发明实施例四的组合多端口交直流变换电路的示意图；
图9是本发明实施例五的单相多端口交直流变换电路的示意图；
图10是本发明实施例六的组合多端口交直流变换电路的示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
实施例一：
本实施例提供一种如图1所示的单相多端口交直流变换电路，连接在包括单相交流源、第四电容c4和等效电感l1的等效电路上，第四电容c4连接在单相交流源的第一交流端l和第二交流端o之间，等效电感l1的第一端与单相交流源的第一交流端l相连；该单相多端口交直流变换电路包括主开关组、第一同步开关组、第二同步开关组、bus电容、第三电容c3、驱动电路以及与驱动电路连接的控制电路；其中：主开关组包括第三开关管q3和第五开关管q5，第三开关管q3的源极和第五开关管q5的漏极分别连接至等效电感l1的第二端，第三开关管q3的漏极连接至第三电容c3的正极c3+，第五开关管q5的源极连接至第三电容c3的负极c3-；第一同步开关组包括第一开关管q1和第六开关管q6，第一开关管q1的源极连接至第三电容c3的正极c3+，漏极连接至bus电容的正极bus+；第六开关管q6的源极连接至第三电容c3的负极c3-，漏极连接至单相交流源的第二交流端o；第二同步开关组包括第二开关管q2和第四开关管q4，第二开关管q2的源极连接至bus电容的负极bus-，漏极连接至第三电容c3的负极c3-；第四开关管q4的源极连接至单相交流源的第二交流端o，漏极连接至第三电容c3的正极c3+；bus电容包括第一电容c1和第二电容c2，其中第一电容c1的负极和第二电容c2的正极的连接点是bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点；在本实施例中，第一电容c1等于第二电容c2，第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4分别是电解电容或者无极电容，等效电感l1代表逆变器回路中的等效电感，不局限于或者不固定为只是接入在某一侧或者两侧的电感；在另外一些实施例中，第一电容c1和第二电容c2还可以分别是多个电容相互串联的等效电容。
其中如果外部有n线(也即零线)，bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点可以直接连接至n线或者通过滤波器后接入n线。
下述介绍本实施例的单相多端口交直流变换电路的控制方法，能够控制该单相多端口交直流变换电路在整流模式和逆变模式之间切换工作，如图2所示，包括：
当单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时(或者正半波)，对第一同步开关组(也即第一开关管q1和第六开关管q6)施加高电平驱动，如图3a所示，此时第三电容c3与bus电容相连，即第三电容c3与第一电容c1并联，进一步简化如图3b所示，此时可以等效为传统的单相全桥工作模式，工作原理也与传统全桥一致，在此不再赘述；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第五开关管q5施加pwm驱动，对第三开关管q3施加与第五开关管q5互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第三开关管q3施加pwm驱动，对第五开关管q5施加与第三开关管q3互补的驱动或者不开通；在本实施例中，以对第三开关管q3和第五开关管q5施加互补的pwm驱动为例；
当单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时(或者负半波)，对第二同步开关组(也即第二开关管q2和第四开关管q4)施加高电平驱动，如图4a所示，此时第三电容c3与bus电容相连，即第三电容c3与第二电容c2并联，进一步简化如图4b所示，此时也可以等效为传统的单相全桥工作模式，工作原理也与传统全桥一致，在此不再赘述；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第三开关管q3施加pwm驱动，对第五开关管q5施加与第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第五开关管q5施加pwm驱动，对第三开关管q3施加与第五开关管q5互补的驱动或者不开通；在本实施例中，以对第三开关管q3和第五开关管q5施加互补的pwm驱动为例。
如图3a和图3b，第二开关管q2在第一开关管q1导通的时候，其所承受的电压是bus电容的电压的一半，同时全桥电路所承受的电压为vc3，即为bus电容电压的恒定半压；如图4a和图4b，第一开关管q1在第二开关管q2导通的时候，其所承受的电压是bus电容的电压的一半，同时全桥电路所承受的电压为vc3，即为bus电容电压的恒定半压；而当第一开关管q1和第二开关管q2均不导通的时候，其两管所承受的总电压为bus电容的电压的一半，因此在全过程中，所有的开关管所承受的电压最高为vc3(或者bus电容的电压的一半)，避免了传统的电路中内管高压(或者电压不均)，或者单管必须承受bus电容的总电压的情况。同时，从前述等效图可知，该电路具备典型的全桥逆变电路(具备逆变工作能力)，配合以对应的反向(或者逆变)驱动逻辑即可。也即第一开关管q1、第六开关管q6(或者第二开关管q2、第四开关管q4)导通后，第三开关管q3(或者第五开关管q5)做逆变工作，第五开关管q5(或者第三开关管q3)为续流状态。
根据上述控制方法，第一同步开关组和第二同步开关组均只做低频工作(切换)，且分别与第三电容c3相连，避免了高频电压尖峰，同时主开关组做高频工作，但是其两端电压始终能够被第三电容c3箝位，即通过该电路的改变并辅以如上的控制方法有效地解决了传统的方案中所面临的单管高稳态电压问题或者高频工作后产生的高电压尖峰问题，从而能够同时解决整流及逆变工况的性能问题及器件选用问题。
另外在本实施例的电路中，在第三电容c3的正负极两端可以直接接负载或者接电源(或者可以提供电源的电路)，且在bus电容的正负极两端也可以接负载或者接电源(或者可以提供电源的电路)，在同一电路中实现了两种工况，相比传统的逆变器或者整流电路带载更加灵活。
实施例二：
本实施例提供一种如图5所示的三相多端口交直流变换电路，包括三组实施例一中的单相多端口交直流变换电路，其中三组单相交流源是由三相交流源连接滤波器后分成的，且三组单相多端口交直流变换电路中的bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接；且其中三组单相多端口交直流变换电路中的控制电路相互通信及同步控制。
a(或b、c)组单相多端口交直流变换电路连接在包括单相交流源、第四电容c4a(或c4b、c4c)和等效电感l1a(或l1b、l1c)的等效电路上，第四电容c4a(或c4b、c4c)连接在单相交流源的第一交流端la(或lb、lc)和第二交流端o之间，等效电感l1a(或l1b、l1c)的第一端与单相交流源的第一交流端la(或lb、lc)相连；该a(或b、c)单相多端口交直流变换电路包括主开关组、第一同步开关组、第二同步开关组、bus电容、第三电容c3a(或c3b、c3c)、驱动电路以及与驱动电路连接的控制电路a；其中：主开关组包括第三开关管q3a(或q3b、q3c)和第五开关管q5a(或q5b、q5c)，第三开关管q3a(或q3b、q3c)的源极和第五开关管q5a(或q5b、q5c)的漏极分别连接至等效电感l1a(或l1b、l1c)的第二端，第三开关管q3a(或q3b、q3c)的漏极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的正极c3a+(或c3b+、c3c+)，第五开关管q5a(或q5b、q5c)的源极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的负极c3a-(或c3b-、c3c-)；第一同步开关组包括第一开关管q1a(或q1b、q1c)和第六开关管q6a(或q6b、q6c)，第一开关管q1a(或q1b、q1c)的源极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的正极c3a+(或c3b+、c3c+)，漏极连接至bus电容的正极bus+；第六开关管q6a(或q6b、q6c)的源极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的负极c3a-(或c3b-、c3c-)，漏极连接至单相交流源的第二交流端o；第二同步开关组包括第二开关管q2a(或q2b、q2c)和第四开关管q4a(或q4b、q4c)，第二开关管q2a(或q2b、q2c)的源极连接至bus电容的负极bus-，漏极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的负极c3a-(或c3b-、c3c-)；第四开关管q4a(或q4b、q4c)的源极连接至单相交流源的第二交流端o，漏极连接至第三电容c3a(或c3b、c3c)的正极c3a+(或c3b+、c3c+)；bus电容包括第一电容c1a(或c1b、c1c)和第二电容c2a(或c2b、c2c)，其中第一电容c1a(或c1b、c1c)的负极和第二电容c2a(或c2b、c2c)的正极的连接点是bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点；在本实施例中，第一电容c1a(或c1b、c1c)等于第二电容c2a(或c2b、c2c)，第一电容c1a(或c1b、c1c)、第二电容c2a(或c2b、c2c)、第三电容c3a(或c3b、c3c)和第四电容c4a(或c4b、c4c)分别是电解电容或者无极电容，等效电感l1a(或l1b、l1c)代表逆变器回路中的等效电感，不局限于或者不固定为只是接入在某一侧或者两侧的电感；在另外一些实施例中，第一电容c1a(或c1b、c1c)和第二电容c2a(或c2b、c2c)还可以分别是多个电容相互串联的等效电容。
该三相多端口交直流变换电路的控制方法类似实施例一中的单相多端口交直流变换电路的控制方法，如图6所示，其中每一相多端口交直流变换电路与实施例一中的单相多端口交直流变换电路的控制方法相同，包括：
当单相交流源的第一交流端la(或lb、lc)的电压高于第二交流端o时(或者正半波)，对第一同步开关组(也即第一开关管q1a(或q1b、q1c)和第六开关管q6a(或q6b、q6c))施加高电平驱动；当该a(或b、c)组单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b、q5c)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b、q3c)施加与第五开关管q5a(或q5b、q5c)互补的驱动或者不开通；当该a(或b、c)组单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b、q3c)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b、q5c)施加与第三开关管q3a(或q3b、q3c)互补的驱动或者不开通；
当单相交流源的第一交流端la(或lb、lc)的电压低于第二交流端o时(或者负半波)，对第二同步开关组(也即第二开关管q2a(或q2b、q2c)和第四开关管q4a(或q4b、q4c))施加高电平驱动；当该a(或b、c)组单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b、q3c)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b、q5c)施加与第三开关管q3a(或q3b、q3c)互补的驱动或者不开通；当该a(或b、c)组单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b、q5c)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b、q3c)施加与第五开关管q5a(或q5b、q5c)互补的驱动或者不开通。
本实施例中由三组单相的多端口交直流变换电路组成的三相的多端口交直流变换电路兼具了单相两电平的功能和三相三电平的功能，也即既可三个单相仍分别带载又可均衡带载，且功率管的电压应力保持与单相交流电源一致，大大降低了开关管的损耗。
实施例三：
本实施例提供一种如图7所示的三相多端口交直流变换电路，该实施例的电路与实施例二的电路的区别仅在于本实施例中的三组单相多端口交直流变换电路中的控制电路为同一控制电路，三组单相多端口交直流变换电路中的驱动电路分别连接该控制电路。其控制方法也与实施例二的电路的控制方法一样。
实施例二和实施例三可以看成是由三个单相多端口交直流变换电路组合而成或者等效而成的三相交直流变换电路，实际使用中也可以有两个或者更多个组合而成的多相的变换电路。
实施例四：
本实施例提供一种如图8所示的组合多端口交直流变换电路，该实施例包括两组实施例一中的单相多端口交直流变换电路，两组单相多端口交直流变换电路分别连接在包括相应的单相交流源、相应的第四电容和相应的等效电感的相应的等效电路上，相应的第四电容连接在相应的单相交流源的第一交流端和第二交流端之间，相应的等效电感的第一端与相应的单相交流源的第一交流端相连；其中两组单相多端口交直流变换电路中的bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接；且两组单相多端口交直流变换电路中的控制电路可以为同一控制电路，也可以是两个单独的控制电路。
本实施例的组合多端口交直流变换电路中的每组单相多端口交直流变换电路的控制方法与实施例一中的单相多端口交直流变换电路的控制方法相同，包括：
当单相交流源的第一交流端la(或lb)的电压高于第二交流端o时(或者正半波)，对第一同步开关组(也即第一开关管q1a(或q1b)和第六开关管q6a(或q6b))施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b)施加与第五开关管q5a(或q5b)互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b)施加与第三开关管q3a(或q3b)互补的驱动或者不开通；
当单相交流源的第一交流端la(或lb)的电压低于第二交流端o时(或者负半波)，对第二同步开关组(也即第二开关管q2a(或q2b)和第四开关管q4a(或q4b))施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b)施加与第三开关管q3a(或q3b)互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b)施加与第五开关管q5a(或q5b)互补的驱动或者不开通。
在本实施例中，可以输出两个相位完全相反的la、lb电压，从而使得交流段la、lb可以构成一个相比实施例一的幅值翻一倍的交流电压电路或者接在电源上。
实施例五：
本实施例提供一种如图9所示的单相多端口交直流变换电路，连接在包括单相交流源、第四电容c4和等效电感l1的等效电路上，第四电容c4连接在单相交流源的第一交流端l和第二交流端o之间，等效电感l1的第一端与单相交流源的第一交流端l相连；该单相多端口交直流变换电路包括主开关组、第一同步开关组、第二同步开关组、第三同步开关组、第四同步开关组、bus电容、bus1电容、第三电容c3、驱动电路以及与驱动电路连接的控制电路；其中：主开关组包括第三开关管q3和第五开关管q5，第三开关管q3的源极和第五开关管q5的漏极分别连接至等效电感l1的第二端，第三开关管q3的漏极连接至第三电容c3的正极c3+，第五开关管q5的源极连接至第三电容c3的负极c3-；第一同步开关组包括第一开关管q1和第六开关管q6，第一开关管q1的源极连接至第三电容c3的正极c3+，漏极连接至bus电容的正极bus+；第六开关管q6的源极连接至第三电容c3的负极c3-，漏极连接至单相交流源的第二交流端o；第二同步开关组包括第二开关管q2和第四开关管q4，第二开关管q2的源极连接至bus电容的负极bus-，漏极连接至第三电容c3的负极c3-；第四开关管q4的源极连接至单相交流源的第二交流端o，漏极连接至第三电容c3的正极c3+；第三同步开关组包括第七开关管q7和第九开关管q9，第七开关管q7的源极连接至bus电容的正极bus+，漏极连接至bus1电容的正极bus1+；第九开关管q9的源极连接至bus电容的负极bus-，漏极连接至bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点；第四同步开关组包括第八开关管q8和第十开关管q10，第八开关管q8的源极连接至bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点，漏极连接至bus电容的正极bus+；第十开关管q10的源极连接至bus1电容的负极bus1-，漏极连接至bus电容的负极bus-；bus电容包括第一电容c1和第二电容c2，其中第一电容c1的负极和第二电容c2的正极的连接点是bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点；bus1电容包括第三等效电容(包括相互串联的第五电容c5和第六电容c6)和第四等效电容(包括相互串联的第七电容c7和第八电容c8)，其中第三等效电容的负极和第四等效电容的正极的连接点是bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点。在本实施例中，第一电容c1等于第二电容c2，第三等效电容等于第四等效电容，第一至第八电容分别是电解电容或者无极电容，等效电感l1代表逆变器回路中的等效电感，不局限于或者不固定为只是接入在某一侧或者两侧的电感；在另外一些实施例中，第一电容c1和第二电容c2还可以分别是多个电容相互串联的等效电容。
其中如果外部有n线(也即零线)，bus电容的正极bus+和负极bus-之间电压的中心点以及bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点可以直接连接至n线或者通过滤波器后接入n线。
本实施例的电路的控制方法包括：
以单相交流源的交流周期的正整数倍为交替周期，交替对第三同步开关组(也即第七开关管q7和第九开关管q9)和第四同步开关组(也即第八开关管q8和第十开关管q10)施加高电平驱动；
当单相交流源的第一交流端l的电压高于第二交流端o时(或者正半波)，对第一同步开关组(也即第一开关管q1和第六开关管q6)施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第五开关管q5施加pwm驱动，对第三开关管q3施加与第五开关管q5互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第三开关管q3施加pwm驱动，对第五开关管q5施加与第三开关管q3互补的驱动或者不开通；
当单相交流源的第一交流端l的电压低于第二交流端o时(或者负半波)，对第二同步开关组(也即第二开关管q2和第四开关管q4)施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第三开关管q3施加pwm驱动，对第五开关管q5施加与第三开关管q3互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第五开关管q5施加pwm驱动，对第三开关管q3施加与第五开关管q5互补的驱动或者不开通。
本实施例中的工作原理同实施例一，只是在实施例一的基础上增加了第三同步开关组(也即第七开关管q7和第九开关管q9)和第四同步开关组(也即第八开关管q8和第十开关管q10)来做低频的电平切换，从而将实施例一中的“母线”电压扩大了一倍(也即bus1电容的电压相比bus电容的电压扩大了一倍)，也即通过第三同步开关组(也即第七开关管q7和第九开关管q9)或者第四同步开关组(也即第八开关管q8和第十开关管q10)的导通构成了bus1电容的电压相对于o＇的正负1/2电压环路。而且由于第三同步开关组(也即第七开关管q7和第九开关管q9)和第四同步开关组(也即第八开关管q8和第十开关管q10)只做低频的切换，因此其承受电压仅为1/2的bus1电容的电压，选型更加容易，对设计产生了重大改进。
实施例六：
本实施例提供一种如图10所示的组合多端口交直流变换电路，该实施例包括两组实施例一中的单相多端口交直流变换电路以及第三同步开关组、第四同步开关组和bus1电容，两组单相多端口交直流变换电路分别连接在包括相应的单相交流源、相应的第四电容和相应的等效电感的相应的等效电路上，相应的第四电容连接在相应的单相交流源的第一交流端和第二交流端之间，相应的等效电感的第一端与相应的单相交流源的第一交流端相连；两组单相多端口交直流变换电路中的bus电容的正极bus+和负极bus-分别相互连接，且两组单相多端口交直流变换电路中的控制电路可以为同一控制电路，也可以是两个单独的控制电路。其中：第三同步开关组包括第七开关管q7和第九开关管q9，第七开关管q7的源极连接至bus电容的正极bus+，漏极连接至bus1电容的正极bus1+；第九开关管q9的源极连接至bus电容的负极bus-，漏极连接至bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点；第四同步开关组包括第八开关管q8和第十开关管q10，第八开关管q8的源极连接至bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点，漏极连接至bus电容的正极bus+；第十开关管q10的源极连接至bus1电容的负极bus1-，漏极连接至bus电容的负极bus-；bus1电容包括第三等效电容(包括相互串联的第五电容c5和第六电容c6)和第四等效电容(包括相互串联的第七电容c7和第八电容c8)，其中第三等效电容的负极和第四等效电容的正极的连接点是bus1电容的正极bus1+和负极bus1-之间电压的中心点。在本实施例中，第三等效电容等于第四等效电容，第五至第八电容分别是电解电容或者无极电容。
在本实施例中，两组单相多端口交直流变换电路连接的相应的等效电路中的相应的单相交流源的频率和周期相同，本实施例的电路的控制方法包括：
以其中任意一组单相交流源的交流周期的正整数倍为交替周期，交替对第三同步开关组(也即第七开关管q7和第九开关管q9)和第四同步开关组(也即第八开关管q8和第十开关管q10)施加高电平驱动；
当单相交流源的第一交流端la(或lb)的电压高于第二交流端o时(或者正半波)，对第一同步开关组(也即第一开关管q1a(或q1b)和第六开关管q6a(或q6b))施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b)施加与第五开关管q5a(或q5b)互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b)施加与第三开关管q3a(或q3b)互补的驱动或者不开通；
当单相交流源的第一交流端la(或lb)的电压低于第二交流端o时(或者负半波)，对第二同步开关组(也即第二开关管q2a(或q2b)和第四开关管q4a(或q4b))施加高电平驱动；当单相多端口交直流变换电路工作于整流模式时(也即需要将交流整流为直流时)，根据控制值对第三开关管q3a(或q3b)施加pwm驱动，对第五开关管q5a(或q5b)施加与第三开关管q3a(或q3b)互补的驱动或者不开通；当单相多端口交直流变换电路工作于逆变模式时(也即需要将直流逆变为交流时)，根据控制值对第五开关管q5a(或q5b)施加pwm驱动，对第三开关管q3a(或q3b)施加与第五开关管q5a(或q5b)互补的驱动或者不开通。
本实施例的电路的工作原理如同实施例四，在la、lb输出相位(相对于o点)完全相反的情况下，可以得到实施例五中的最高幅值的两倍的输出。
以上各个实施例中的等效电路中的交流源不局限于正弦交流，其他例如有电压交变的电源(或逆变输出亦可运用到上述电路)。另外，实施例一至实施例六中的电路均可以采用两个、三个或者多个类似单元并联或者有相位差的电路进行工作，从而可以得到功率提升或者多相位系统。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。