一种三端口AC-DC与三端口直流变压器组合型交直流变换器及其控制方法与流程

本发明涉及一种三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域，尤其属于交流-直流电能双向变换技术领域。

背景技术：

随着电动汽车产业不断发展，以电动汽车电池的充放电为基础的v2g产业发展日益蓬勃。双向ac-dc变换器作为连接电网和蓄电池之间的关键设备，其效率问题越来越受到人们的关注。

为了应对蓄电池电压变化范围宽的问题，传统双向ac-dc变换器大多采用两级式结构。前级双向ac-dc变换器提供恒定的直流母线电压，实现对交流侧电流的管理以及交直流侧传输功率大小的控制，后级双向dc-dc变换器调节增益，实现母线电压与直流侧电源电压间的增益匹配。尽管两级式双向ac-dc变换器在工业界应用广泛，但是也存在如下不足之处：(1)为了实现在整个交流侧电压周期内对交流电流的调节，直流母线电压必须大于等于单相交流电源的峰值或三相交流电源线电压的峰值。由于直流母线电压等级较高，前级双向ac-dc变换器以及后级双向dc-dc变换器的功率器件都将承受较高的电压应力，不利于器件的选型，而且开关时刻开关器件两端的电压变化较大，也会导致较大的开关损耗。(2)直流侧电压变化范围较宽时，为了实现直流侧电压与母线电压之间的匹配，后级双向dc-dc变换器必须采用具有宽增益的变换器，而这类变换器的设计难度通常较大而且很难实现整个增益范围内效率的优化。(3)所有功率都需要经过ac-dc变换器以及dc-dc变换器两级式变换，系统损耗较大，降低变换器整体效率。

为了解决上述问题，国内外学者提出了许多解决方案，分别对前后级电路进行效率优化，如采用软开关技术、多电平技术等。例如，文献“modelingandtriple-loopcontrolofzvsgrid-connecteddc/acconvertersforthree-phasebalancedmicroinverterapplication[j].ieeetransactionsonpowerelectronics，2015，30(7)：3703-3711.”采用软开关技术，提高变换器效率。另有学者提出了单级式电路方案，通过减小功率变换级数实现效率提升。文献“ultracapacitor-batteryhybridenergystoragesystembasedontheasymmetricbidirectionalz-sourcetopologyforev[j].ieeetransactionsonpowerelectronics，2016，31(11)：7489-7498.”采用z-源变换器，实现单级式功率变换。已有方案大多是单独针对前后级电路进行效率优化，存在效率优化范围有限、前后级优化区域不一致的问题，因此仍不能在宽电压范围内实现高效率变换。z-源变换器升降压能力有限，且变换器中器件应力较高，也不能实现全电压范围内的效率优化。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，为双向交流-直流电能变换场合提供一种新颖有效的三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

所述三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器由单相交流侧电源(vg)或三相交流侧电源(vabc)、三端口双向ac-dc变换器、三端口双向dcx变换器和直流侧电源(vb)组成，其中三端口双向ac-dc变换器包含交流侧端口(1)、低压直流端口(2)和高压直流端口(3)，三端口双向dcx变换器包含低压直流端口(4)、高压直流端口(5)和直流侧端口(6)；所述单相交流侧电源(vg)或三相交流侧电源(vabc)连接三端口双向ac-dc变换器的交流侧端口(1)，三端口双向ac-dc变换器的低压直流端口(2)连接三端口双向dcx变换器的低压直流端口(4)，三端口双向ac-dc变换器的高压直流端口(3)连接三端口双向dcx变换器的高压直流端口(5)，三端口双向dcx变换器的直流侧端口(6)连接直流侧电源(vb)；所述三端口双向dcx变换器始终工作于开环谐振频率点，低压直流端口与高压直流端口的电流平均值相等，低压直流端口与高压直流端口功率传输比与其端口电压比一致，低压直流端口与高压直流端口的电压之和始终与直流侧端口的电压保持固定比例。

所述三端口双向ac-dc变换器可采用如下方案一中的单相电路以及方案二中的三相电路。

方案一：

所述三端口双向ac-dc变换器由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(sb11)、第六开关管(sb12)、第七开关管(sb21)、第八开关管(sb22)、交流侧电感(lg)、第一滤波电容(c1)和第二滤波电容(c2)组成；

所述单相交流侧电源(vg)的一端连于交流侧电感(lg)的一端，交流侧电感(lg)的另一端连于第一开关管(s1)的源极、第三开关管(s3)的漏极和第五开关管(sb11)的源极，单相交流侧电源(vg)的另一端连于第二开关管(s2)的源极、第四开关管(s4)的漏极和第七开关管(sb21)的源极，第五开关管(sb11)的漏极连于第六开关管(sb12)的漏极，第七开关管(sb21)的漏极连于第八开关管(sb22)的漏极，第六开关管(sb12)的源极连于第八开关管(sb22)的源极和第一滤波电容(c1)的一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)的正端，第一开关管(s1)的漏极连于第二开关管(s2)的漏极和第二滤波电容(c2)的一端，即三端口双向ac-dc变换器高压直流端口(3)的正端，第三开关管(s3)的源极连于第四开关管(s4)的源极、第一滤波电容(c1)的另一端和第二滤波电容(c2)的另一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)和高压直流端口(3)的公共负端。

方案二：

所述三端口双向ac-dc变换器由a相第一开关管(sha)、b相第一开关管(shb)、c相第一开关管(shc)、a相第二开关管(sza)、b相第二开关管(szb)、c相第二开关管(szc)、a相第三开关管(sla1)、a相第四开关管(sla2)、b相第三开关管(slb1)、b相第四开关管(slb2)、c相第三开关管(slc1)、c相第四开关管(slc2)、a相交流侧电感(la)、b相交流侧电感(lb)、c相交流侧电感(lc)、第一滤波电容(c1)和第二滤波电容(c2)组成；

所述三相交流侧电源(vabc)的a端连于a相交流侧电感(la)的一端，a相交流侧电感(la)的另一端连于a相第一开关管(sha)的源极、a相第三开关管(sla1)的源极和a相第二开关管(sza)的漏极，三相交流侧电源(vabc)的b端连于b相交流侧电感(lb)的一端，b相交流侧电感(lb)的另一端连于b相第一开关管(shb)的源极、b相第三开关管(slb1)的源极和b相第二开关管(szb)的漏极，三相交流侧电源(vabc)的c端连于c相交流侧电感(lc)的一端，c相交流侧电感(lc)的另一端连于c相第一开关管(shc)的源极、c相第三开关管(slc1)的源极和c相第二开关管(szc)的漏极，a相第三开关管(sla1)的漏极连于a相第四开关管(sla2)的漏极，b相第三开关管(slb1)的漏极连于b相第四开关管(slb2)的漏极，c相第三开关管(slc1)的漏极连于c相第四开关管(slc2)的漏极，a相第四开关管(sla2)的源极连于b相第四开关管(slb2)的源极、c相第四开关管(slc2)的源极和第一滤波电容(c1)的一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)的正端，a相第一开关管(sha)的漏极连于b相第一开关管(shb)的漏极、c相第一开关管(shc)的漏极和和第二滤波电容(c2)的一端，即三端口双向ac-dc变换器高压直流端口(3)的正端，a相第二开关管(sza)的漏极连于b相第二开关管(szb)的漏极、c相第二开关管(szc)的漏极、第一滤波电容(c1)的另一端和第二滤波电容(c2)的另一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)和高压直流端口(3)的公共负端。

所述三端口双向ac-dc变换器可采用载波层叠的spwm调制，正半周在第一和第三工作模式，调制波ve连续，由载波偏置可实现模式的平滑切换，调制波ve与载波vc2交结，变换器运行在第一工作模式，交流侧端口(1)单独与低压直流端口(2)交换功率，桥臂中点电压vab为0、vl，调制波ve与载波vc1交结，变换器运行在第三工作模式，交流侧端口(1)同时与低压直流端口(2)、高压直流端口(3)交换功率，桥臂中点电压vab为vl、vh，正半周切换到第二工作模式，交流侧端口(1)单独与高压直流端口(3)交换功率，需通过调制波的突变来实现模式平滑切换，桥臂中点电压vab为0、vh。

所述三端口双向dcx变换器可采用如下方案一、二中双半桥结构电路以及方案三中的双全桥结构电路。

方案一：

所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、第一谐振电感(lr1)、第一谐振电容(cr1)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案二：

所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案三：

所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、dcx第九开关管(sp5)、dcx第十开关管(sp6)、dcx第十一开关管(sp7)、dcx第十二开关管(sp8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电感(lr3)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第三谐振电容(cr3)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)，第二变压器(t2)包含原边绕组(np2)和副边绕组(ns2)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于dcx第一开关管(sp1)的漏极，即三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第十一开关管(sp7)的源极和dcx第十二开关管(sp8)的漏极，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第九开关管(sp5)的源极和dcx第十开关管(sp6)的漏极，dcx第九开关管(sp5)的漏极连于dcx第十一开关管(sp7)的漏极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第十开关管(sp6)的源极连于dcx第十二开关管(sp8)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于第三谐振电感(lr3)的一端，第三谐振电感(lr3)的另一端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的同名端，第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的异名端连于第三谐振电容(cr3)的一端，第三谐振电容(cr3)的另一端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

所述三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器只工作于整流模式，可选用三端口单向dcx变换器，三端口单向dcx变换器可采用如下方案一中的双半桥结构电路以及方案二中的双全桥结构电路。

方案一：

所述三端口单向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第一二极管(d1)、dcx第二二极管(d2)、dcx第三二极管(d3)、dcx第四二极管(d4)、第一谐振电感(lr1)、第一谐振电容(cr1)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口单向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第一二极管(d1)的阳极和dcx第二二极管(d2)的阴极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于dcx第三二极管(d3)的阳极和dcx第四二极管的阴极，dcx第一二极管(d1)的阴极连于dcx第三二极管(d3)的阴极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第二二极管(d2)的阳极连于dcx第四二极管(d4)的阳极，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案二：

所述三端口单向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第一二极管(d1)、dcx第二二极管(d2)、dcx第三二极管(d3)、dcx第四二极管(d4)、dcx第九开关管(sp5)、dcx第十开关管(sp6)、dcx第十一开关管(sp7)、dcx第十二开关管(sp8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)，第二变压器(t2)包含原边绕组(np2)和副边绕组(ns2)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于dcx第一开关管(sp1)的漏极，即三端口单向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第十一开关管(sp7)的源极和dcx第十二开关管(sp8)的漏极，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第九开关管(sp5)的源极和dcx第十开关管(sp6)的漏极，dcx第九开关管(sp5)的漏极连于dcx第十一开关管(sp7)的漏极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第十开关管(sp6)的源极连于dcx第十二开关管(sp8)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第一二极管(d1)的阳极和dcx第二二极管(d2)的阴极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的同名端，第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的异名端连于dcx第三二极管(d3)的阳极和dcx第四二极管的阴极，dcx第一二极管(d1)的阴极连于dcx第三二极管(d3)的阴极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第二二极管(d2)的阳极连于dcx第四二极管(d4)的阳极，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

所述的三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器的控制方法为，通过调节第二工作模式的作用时间，实现对高低压端口传输功率的分配，即实现对高压端口电压(vh)、低压端口电压(vl)的控制。高压端口电压(vh)保持恒定且始终大于等于单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)线电压的峰值，低压端口电压(vl)可变且不高于高压端口电压(vh)，三端口双向dcx变换器始终工作于效率最优的谐振频率点，通过调节低压端口电压(vl)实现三端口双向dcx变换器输入、输出电压之间增益匹配。同时，三端口双向ac-dc变换器实现直流侧电源(vb)与单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)之间传输功率大小管理。

本发明技术方案与既有技术方案的本质区别在于，采用三端口变换器、双直流母线方案，提供两条交直流侧功率传输通路，直流母线电压由双向ac-dc变换器控制，双向dc-dc变换器不需要调节增益。高压直流母线电压恒定且大于等于单相交流电源的峰值或三相交流电源线电压的峰值，保证在全交流侧电压范围内对交流侧电流的有效控制。低压直流母线电压不高于高压直流母线电压，有利于减小双向ac-dc变换器开关损耗。三端口双向ac-dc变换器通过调节各模式作用时间，对两端口传输功率以及端口电压进行控制。通过低压端口电压的变化，直接实现三端口dcx变换器输入、输出电压间增益匹配，三端口dcx变换器能够始终工作于增益固定的效率最优点，大幅度提升变换器整体效率。

本发明具有如下有益效果：

(1)高低压母线为交直流侧提供两条功率传输路径，三端口双向ac-dc变换器通过调节各路径传输功率大小，实现对两直流母线电压的控制；

(2)高压母线电压固定，通过调节低压母线电压，实现三端口双向dcx变换器输入、输出电压间的增益匹配，三端口双向dcx变换器能够始终工作于增益固定的效率最优点，有利于变换器设计，提升变换器整体效率；

(3)双直流母线使得三端口双向ac-dc变换器具有多电平特性，有利于减小功率器件电压应力以及变换器开关损耗，同时，多电平特性有利于减小交流侧谐波含量，进而减小交流侧滤波器体积和重量。

附图说明

附图1是本发明单相三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器系统结构图；

附图2是本发明三相三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器系统结构图；

附图3是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案一的原理图；

附图4是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案二的原理图；

附图5是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案一的调制方案；

附图6是本发明三端口双向dcx变换器实现方案一的原理图；

附图7是本发明三端口双向dcx变换器实现方案二的原理图；

附图8是本发明三端口双向dcx变换器实现方案三的原理图；

附图9是本发明三端口单向dcx变换器实现方案一的原理图；

附图10是本发明三端口单向dcx变换器实现方案二的原理图；

附图11是本发明三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器原理图；

附图12是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案一的工作模态1等效电路；

附图13是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案一的工作模态2等效电路；

附图14是本发明三端口双向ac-dc变换器实现方案一的工作模态3等效电路；

以上附图中的符号名称：vg为单相交流侧电源，vabc为三相交流侧电源，vb为直流侧电源；a，b和c分别为三相交流侧电源(vabc)的a端，b端和c端；1为三端口双向ac-dc变换器交流侧端口，2为三端口双向ac-dc变换器低压直流端口，3为三端口双向ac-dc变换器高压直流端口；4为三端口双向dcx变换器低压直流端口，5为三端口双向dcx变换器高压直流端口，6为三端口双向dcx变换器直流侧端口；lg为交流侧电感，la、lb、lc分别为a、b、c相交流侧电感；c1、c2、c3分别为第一、二、三滤波电容；lr1、lr2分别为第一、二谐振电感；cr1、cr2分别为第一、二谐振电容；t1、t2分别为第一、二变压器；s1、s2、s3、s4、sb11、sb12、sb21、sb22分别为三端口双向ac-dc变换器第一、二、三、四、五、六、七、八开关管；sha、shb、shc分别为三端口双向ac-dc变换器a、b、c相第一开关管，sza、szb、szc分别为三端口双向ac-dc变换器a、b、c相第二开关管，sla1、slb1、slc1分别为三端口双向ac-dc变换器a、b、c相第三开关管，sla2、slb2、slc2分别为三端口双向ac-dc变换器a、b、c相第四开关管；sp1、sp2、sp3、sp4、ss1、ss2、ss3、ss4、sp5、sp6、sp7、sp8分别为三端口双向dcx变换器第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二开关管；d1、d2、d3、d4分别三端口单向dcx变换器第一、二、三、四二极管；vc1、vc2、vc3、vc4分别为调制载波，ve为调制波，vab为桥臂中点电压。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如附图1所示，所述三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器由单相交流侧电源(vg)、三端口双向ac-dc变换器、三端口双向dcx变换器和直流侧电源(vb)组成，其中三端口双向ac-dc变换器包含交流侧端口(1)、低压直流端口(2)和高压直流端口(3)，三端口双向dcx变换器包含低压直流端口(4)、高压直流端口(5)和直流侧端口(6)；

所述单相交流侧电源(vg)连接三端口双向ac-dc变换器的交流侧端口(1)，三端口双向ac-dc变换器的低压直流端口(2)连接三端口双向dcx变换器的低压直流端口(4)，三端口双向ac-dc变换器的高压直流端口(3)连接三端口双向dcx变换器的高压直流端口(5)，三端口双向dcx变换器的直流侧端口(6)连接直流侧电源(vb)；

所述三端口双向dcx变换器始终工作于开环谐振频率点，低压直流端口与高压直流端口的电流平均值相等，低压直流端口与高压直流端口功率传输比与其端口电压比一致，低压直流端口与高压直流端口的电压之和始终与直流侧端口的电压保持固定比例。

如附图2所示，所述三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器由三相交流侧电源(vabc)、三端口双向ac-dc变换器、三端口双向dcx变换器和直流侧电源(vb)组成，其中三相交流侧电源(vabc)包括a端、b端和c端，三端口双向ac-dc变换器包含交流侧端口(1)、低压直流端口(2)和高压直流端口(3)，三端口双向dcx变换器包含低压直流端口(4)、高压直流端口(5)和直流侧端口(6)；

所述三相交流侧电源(vabc)连接三端口双向ac-dc变换器的交流侧端口(1)，三端口双向ac-dc变换器的低压直流端口(2)连接三端口双向dcx变换器的低压直流端口(4)，三端口双向ac-dc变换器的高压直流端口(3)连接三端口双向dcx变换器的高压直流端口(5)，三端口双向dcx变换器的直流侧端口(6)连接直流侧电源(vb)；

所述三端口双向dcx变换器始终工作于开环谐振频率点，低压直流端口与高压直流端口的电流平均值相等，低压直流端口与高压直流端口功率传输比与其端口电压比一致，低压直流端口与高压直流端口的电压之和始终与直流侧端口的电压保持固定比例。

所述三端口双向ac-dc变换器可采用如下方案一中的单相电路以及方案二中的三相电路。

方案一中的单相电路原理图如附图3所示：所述三端口双向ac-dc变换器由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(sb11)、第六开关管(sb12)、第七开关管(sb21)、第八开关管(sb22)、交流侧电感(lg)、第一滤波电容(c1)和第二滤波电容(c2)组成；

所述单相交流侧电源(vg)的一端连于交流侧电感(lg)的一端，交流侧电感(lg)的另一端连于第一开关管(s1)的源极、第三开关管(s3)的漏极和第五开关管(sb11)的源极，单相交流侧电源(vg)的另一端连于第二开关管(s2)的源极、第四开关管(s4)的漏极和第七开关管(sb21)的源极，第五开关管(sb11)的漏极连于第六开关管(sb12)的漏极，第七开关管(sb21)的漏极连于第八开关管(sb22)的漏极，第六开关管(sb12)的源极连于第八开关管(sb22)的源极和第一滤波电容(c1)的一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)的正端，第一开关管(s1)的漏极连于第二开关管(s2)的漏极和第二滤波电容(c2)的一端，即三端口双向ac-dc变换器高压直流端口(3)的正端，第三开关管(s3)的源极连于第四开关管(s4)的源极、第一滤波电容(c1)的另一端和第二滤波电容(c2)的另一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)和高压直流端口(3)的公共负端。

方案二中的三相电路原理图如附图4所示：所述三端口双向ac-dc变换器由a相第一开关管(sha)、b相第一开关管(shb)、c相第一开关管(shc)、a相第二开关管(sza)、b相第二开关管(szb)、c相第二开关管(szc)、a相第三开关管(sla1)、a相第四开关管(sla2)、b相第三开关管(slb1)、b相第四开关管(slb2)、c相第三开关管(slc1)、c相第四开关管(slc2)、a相交流侧电感(la)、b相交流侧电感(lb)、c相交流侧电感(lc)、第一滤波电容(c1)和第二滤波电容(c2)组成；

所述三相交流侧电源(vabc)的a端连于a相交流侧电感(la)的一端，a相交流侧电感(la)的另一端连于a相第一开关管(sha)的源极、a相第三开关管(sla1)的源极和a相第二开关管(sza)的漏极，三相交流侧电源(vabc)的b端连于b相交流侧电感(lb)的一端，b相交流侧电感(lb)的另一端连于b相第一开关管(shb)的源极、b相第三开关管(slb1)的源极和b相第二开关管(szb)的漏极，三相交流侧电源(vabc)的c端连于c相交流侧电感(lc)的一端，c相交流侧电感(lc)的另一端连于c相第一开关管(shc)的源极、c相第三开关管(slc1)的源极和c相第二开关管(szc)的漏极，a相第三开关管(sla1)的漏极连于a相第四开关管(sla2)的漏极，b相第三开关管(slb1)的漏极连于b相第四开关管(slb2)的漏极，c相第三开关管(slc1)的漏极连于c相第四开关管(slc2)的漏极，a相第四开关管(sla2)的源极连于b相第四开关管(slb2)的源极、c相第四开关管(slc2)的源极和第一滤波电容(c1)的一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)的正端，a相第一开关管(sha)的漏极连于b相第一开关管(shb)的漏极、c相第一开关管(shc)的漏极和和第二滤波电容(c2)的一端，即三端口双向ac-dc变换器高压直流端口(3)的正端，a相第二开关管(sza)的漏极连于b相第二开关管(szb)的漏极、c相第二开关管(szc)的漏极、第一滤波电容(c1)的另一端和第二滤波电容(c2)的另一端，即三端口双向ac-dc变换器低压直流端口(2)和高压直流端口(3)的公共负端。

在上述实现方案中，本发明所述的三端口双向ac-dc变换器可采用载波层叠的spwm调制，正半周在第一和第三工作模式，调制波ve连续，由载波偏置可实现模式的平滑切换，调制波ve与载波vc2交结，变换器运行在第一工作模式，交流侧端口(1)单独与低压直流端口(2)交换功率，桥臂中点电压vab为0、vl，调制波ve与载波vc1交结，变换器运行在第三工作模式，交流侧端口(1)同时与低压直流端口(2)、高压直流端口(3)交换功率，桥臂中点电压vab为vl、vh，正半周切换到第二工作模式，交流侧端口(1)单独与高压直流端口(3)交换功率，需通过调制波的突变来实现模式平滑切换，桥臂中点电压vab为0、vh。

所述三端口双向dcx变换器可采用如下方案一、二中的双半桥结构电路以及方案三中的双全桥结构电路。

方案一中的双半桥结构llc-dcx电路原理图如附图6所示：所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、第一谐振电感(lr1)、第一谐振电容(cr1)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案二中的双半桥结构cllc-dcx电路原理图如附图7所示：所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案三中的双全桥结构dcx电路原理图如附图8所示：所述三端口双向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第五开关管(ss1)、dcx第六开关管(ss2)、dcx第七开关管(ss3)、dcx第八开关管(ss4)、dcx第九开关管(sp5)、dcx第十开关管(sp6)、dcx第十一开关管(sp7)、dcx第十二开关管(sp8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电感(lr3)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第三谐振电容(cr3)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)，第二变压器(t2)包含原边绕组(np2)和副边绕组(ns2)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于dcx第一开关管(sp1)的漏极，即三端口双向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第十一开关管(sp7)的源极和dcx第十二开关管(sp8)的漏极，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第九开关管(sp5)的源极和dcx第十开关管(sp6)的漏极，dcx第九开关管(sp5)的漏极连于dcx第十一开关管(sp7)的漏极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第十开关管(sp6)的源极连于dcx第十二开关管(sp8)的源极，即三端口双向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于第三谐振电感(lr3)的一端，第三谐振电感(lr3)的另一端连于dcx第五开关管(ss1)的源极和dcx第六开关管(ss2)的漏极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的同名端，第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的异名端连于第三谐振电容(cr3)的一端，第三谐振电容(cr3)的另一端连于dcx第七开关管(ss3)的源极和dcx第八开关管(ss4)的漏极，dcx第五开关管(ss1)的漏极连于dcx第七开关管(ss3)的漏极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第六开关管(ss2)的源极连于dcx第八开关管(ss4)的源极，即三端口双向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

所述三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器只工作于整流模式，可选用三端口单向dcx变换器，三端口单向dcx变换器可采用如下方案一中的双半桥结构电路以及方案二中的双全桥结构电路。

方案一中的双半桥结构单向dcx电路原理图如附图9所示：所述三端口单向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第一二极管(d1)、dcx第二二极管(d2)、dcx第三二极管(d3)、dcx第四二极管(d4)、第一谐振电感(lr1)、第一谐振电容(cr1)、第一变压器(t1)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于三端口单向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第一开关管(sp1)的漏极连于三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第一二极管(d1)的阳极和dcx第二二极管(d2)的阴极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于dcx第三二极管(d3)的阳极和dcx第四二极管的阴极，dcx第一二极管(d1)的阴极连于dcx第三二极管(d3)的阴极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第二二极管(d2)的阳极连于dcx第四二极管(d4)的阳极，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

方案二中的双全桥结构单向dcx电路原理图如附图10所示：所述三端口单向dcx变换器由dcx第一开关管(sp1)、dcx第二开关管(sp2)、dcx第三开关管(sp3)、dcx第四开关管(sp4)、dcx第一二极管(d1)、dcx第二二极管(d2)、dcx第三二极管(d3)、dcx第四二极管(d4)、dcx第九开关管(sp5)、dcx第十开关管(sp6)、dcx第十一开关管(sp7)、dcx第十二开关管(sp8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)和第三滤波电容(c3)组成，其中第一变压器(t1)包含原边绕组(np1)和副边绕组(ns1)，第二变压器(t2)包含原边绕组(np2)和副边绕组(ns2)；

所述第一变压器(t1)原边绕组(np1)的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于dcx第三开关管(sp3)的源极和dcx第四开关管(sp4)的漏极，第一变压器(t1)原边绕组(np1)的异名端连于第一谐振电容(cr1)的一端，第一谐振电容(cr1)的另一端连于dcx第一开关管(sp1)的源极和dcx第二开关管(sp2)的漏极，dcx第三开关管(sp3)的漏极连于dcx第一开关管(sp1)的漏极，即三端口单向dcx变换器高压直流端口(5)的正端，dcx第二开关管(sp2)的源极连于dcx第四开关管(sp4)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于dcx第十一开关管(sp7)的源极和dcx第十二开关管(sp8)的漏极，第二变压器(t2)原边绕组(np2)的异名端连于第二谐振电容(cr2)的一端，第二谐振电容(cr2)的另一端连于dcx第九开关管(sp5)的源极和dcx第十开关管(sp6)的漏极，dcx第九开关管(sp5)的漏极连于dcx第十一开关管(sp7)的漏极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)的正端，dcx第十开关管(sp6)的源极连于dcx第十二开关管(sp8)的源极，即三端口单向dcx变换器低压直流端口(4)和高压直流端口(5)的公共负端，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的同名端连于dcx第一二极管(d1)的阳极和dcx第二二极管(d2)的阴极，第一变压器(t1)副边绕组(ns1)的异名端连于第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的同名端，第二变压器(t2)副边绕组(ns2)的异名端连于dcx第三二极管(d3)的阳极和dcx第四二极管的阴极，dcx第一二极管(d1)的阴极连于dcx第三二极管(d3)的阴极和第三滤波电容(c3)的一端，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的正端，dcx第二二极管(d2)的阳极连于dcx第四二极管(d4)的阳极，即三端口单向dcx变换器直流侧端口(6)的负端。

在上述实现方案中，本发明所述的三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器的控制方法为，通过调节第二工作模式的作用时间，实现对高低压端口传输功率的分配，即实现对高压端口电压(vh)、低压端口电压(vl)的控制。高压端口电压(vh)保持恒定且始终大于等于单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)线电压的峰值，低压端口电压(vl)可变且不高于高压端口电压(vh)，三端口双向dcx变换器始终工作于效率最优的谐振频率点，通过调节低压端口电压(vl)实现三端口双向dcx变换器输入、输出电压之间增益匹配。同时，三端口双向ac-dc变换器实现直流侧电源(vb)与单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)之间传输功率大小管理。

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。

将附图3三端口双向ac-dc变换器和附图6三端口双向dcx变换器按附图1中的连接方式进行组合，得到如附图11中的三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器原理图。

考虑到变换器在交流侧电压正负半周内工作情况相似，此处仅以正半周为例进行说明。三端口双向ac-dc变换器正半周内有三种工作模态。

模态1：如附图12所示，第五开关管(sb11)、第六开关管(sb12)和第四开关管(s4)导通，第七开关管(sb21)、第八开关管(sb22)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)和第三开关管(s3)关断，桥臂中点电压vab＝vl。

模态2：如附图13所示，第三开关管(s3)和第四开关管(s4)导通，第五开关管(sb11)、第六开关管(sb12)、第七开关管(sb21)、第八开关管(sb22)、第一开关管(s1)和第二开关管(s2)关断，桥臂中点电压vab＝0。

模态3：如附图14所示，第一开关管(s1)和第四开关管(s4)导通，第五开关管(sb11)、第六开关管(sb12)、第七开关管(sb21)、第八开关管(sb22)、第二开关管(s2)和第三开关管(s3)关断，桥臂中点电压vab＝vh。

第一工作模式下，三端口双向ac-dc变换器交流侧端口单独与三端口双向dcx变换器低压直流端口传输功率，该工作模式下模态1和模态2高频切换。

第二工作模式下，三端口双向ac-dc变换器交流侧端口单独与三端口双向dcx变换器高压直流端口传输功率，该工作模式下模态3和模态2高频切换。

第三工作模式下，三端口双向ac-dc变换器交流侧端口同时与三端口双向dcx变换器高、低压直流端口传输功率，该工作模式下模态1和模态3高频切换。

本发明所述的三端口双向dcx变换器始终工作于开环谐振频率点，低压直流端口(4)与高压直流端口(5)的电流平均值相等，低压直流端口(4)与高压直流端口(5)功率传输比等于其端口电压比，低压直流端口(4)与高压直流端口(5)的电压之和始终与直流侧端口(6)的电压保持固定比例。

本发明所述的三端口ac-dc与三端口直流变压器组合型交直流变换器的控制方法为：通过三端口双向ac-dc变换器的工作模式切换，调节第二工作模式的作用时间，实现对高低压端口传输功率的分配，由于高低压端口电流平均值相等，即实现对高压端口电压(vh)、低压端口电压(vl)的控制。高压端口电压(vh)保持恒定且始终大于等于单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)线电压的峰值，低压端口电压(vl)可变且不高于高压端口电压(vh)，三端口双向dcx变换器始终工作于效率最优的谐振频率点，通过调节低压端口电压(vl)实现三端口双向dcx变换器输入、输出电压之间增益匹配。与传统两级式双向dc-ac变换器类似，三端口双向ac-dc变换器实现直流侧电源(vb)与单相交流电源(vg)或三相交流电源(vabc)之间传输功率大小管理。

根据上面工作原理的描述，本发明采用三端口变换器、双直流母线方案，直流母线电压、交直流侧传输功率大小均由三端口双向ac-dc变换器控制，后级可以采用高效率的三端口双向dcx变换器实现电气隔离，同时，通过调节低压端口电压(vl)实现三端口双向dcx变换器输入、输出电压之间增益匹配。相比于传统两级式方案可以大幅提升双向ac-dc变换器整体效率，特别适合直流侧电压大幅变化的交流-直流双向电能变换场合，在电动汽车、储能系统等领域具有重要应用价值与应用前景。

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。