CN100530923C - 单相和三相阻抗源升降压交/交变换器 - Google Patents
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Abstract
一种单相和三相阻抗源升降压交/交变换器，属电力电子变换器。该变换器包括单相与三相两种结构：单相结构，包括输入与输出共地或不共地的电压型和电流型四种电路拓扑；三相结构，包括电压型与电流型两种电路拓扑。通过采样输入、输出电压和阻抗源网络中电容电压，得到开关管的极性选择信号，实现开关管的安全换流，且能减少开关损耗，提高变换效率。单相与三相阻抗源交/交变换器具有可升降压，启动冲击电流小，谐波电流小，网侧功率因数高，所用元器件数量少，导通与开关损耗小，变换效率高，可靠性高等一系列优点，用于交流电子稳压器、交流电子调压器与交流电子变压器等场合。
Description
一、技术领域
本发明所涉及的单相和三相阻抗源升降压交/交(AC/AC)变换器，属于电力电子变换器。
二、背景技术
交流/交流变换技术广泛应用于工矿企业、科研院所、大学实验室和日常生活中，如传统的电磁变压器、交流稳压器、交流调压器等即为交流/交流变换技术的典型应用。由于我国交流电网的电压波动较大，特别是边远农村地区，交流稳压电源已成为许多电子设备不可缺少的供电装置。按照工作原理，交流稳压电源可分为参数调整(谐振)型、自耦(变比)调整型、大功率补偿型和开关型等四种类型。
参数调整(谐振)型交流稳压电源(如附图6所示)，是利用电路非线性元件对电路中的电压和电流进行调整，从而实现输出电压的稳定。该类交流稳压电源具有电路简单、稳定精度高、抗干扰性强和输入电压范围宽等优点，但存在输出波形THD高、电路元器件对工作频率非常敏感、输入功率因数很低、输出容量难以做大等缺陷。
自耦(变比)调整型交流稳压器(如附图7所示)，是以自耦变压(调压)器为基础实现稳压功能的。该类交流稳压器具有电路简单、输入电压范围宽等优点，但存在输出波形THD高、稳压精度较低、体积重量大等缺陷。
大功率补偿型交流稳压电源(如附图8所示)，是把线性变压器串联在输入端和输出端的主电路中，控制该变压器初级电压的大小和极性，利用其次级电压对输入电压进行补偿，从而实现输出电压的稳定。该类交流稳压器具有输出容量大、对电网适应能力好、效率高等优点，但存在输出波形THD高、动态性能差等缺陷。
开关型交流稳压电源的典型电路结构(如附图9所示)，包括部分功率补偿型和全功率变换型。部分功率补偿型，将输入电网电压整流后得到脉动直流电压，然后通过高频PWM技术逆变为交流电压，再经过相位跟踪和转换电路后获得与输入侧同频同相的补偿电压，加在输入与输出之间，从而实现输出电压的稳定。全功率变换型，即为交-直-交型AC/AC变换器的典型应用。上述三种流稳压电源相比，开关型交流稳压电源具有稳压性能好、控制功能强等优点，但其电路结构与控制偏复杂、存在两级功率变换、变换效率低、输入侧整流滤波环节对电网谐波污染严重、网侧功率因数偏低、仅能实现降压变换、价格较高等缺点。
三、发明内容
本发明的目的在于提出一种阻抗源升降压交/交变换器，适合单相与三相交流/交流变换场合。该变换器可用于新型电子稳压器、电子调压器与电子变压器等领域，能够克服现有交流稳压器、交流调压器与交流变压器存在的缺陷。应用于交流稳压器场合时，在保留传统开关型交流稳压电源稳压性能好、控制功能强等优点的同时，还具有电路结构与控制简洁、单级功率变换、变换效率高、网侧功率因数高、可以实现升降压变换、成本低、可靠性高等优点。
本发明所提出的阻抗源升降压交/交变换器，包括单相与三相两种结构。其中单相阻抗源升降压交/交变换器，包括输入与输出共地的电压型，输入与输出不共地的电压型，输入与输出共地的电流型，输入与输出不共地的电流型四种电路。单相阻抗源升降压交/交变换器由输入单相交流电源，由两个开关管反向串联构成的单相双向电力电子开关S1，由两个电感和两个电容组成的X形阻抗源网络，由两个开关管反向串联构成的单相双向电力电子开关S2，滤波电感，单相输出滤波电容和单相交流负载组成。通过采样输入电压和输出电压，可以得到开关管的极性选择信号，在任何时刻有两个开关管处于常通状态，另两个开关管处于高频互补开关状态，并带有一定的死区时间，这样在任何时刻都能实现开关管的安全换流，并能大幅降低开关管的开关损耗。
其中输入与输出共地的电压型的单相阻抗源升降压交/交变换器的具体组成是，包括输入单相交流电源、第一互补单相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补单相双向电力电子开关及输出滤波电感和输出滤波电容，所述第一互补单相双向电力电子开关由第一、第二两个开关管的两个源极相串联构成，其中第一开关管的漏极连于输入单相交流电源的正输出端，第二开关管的漏极连于X形阻抗源网络中第一阻抗电感的正端；将该第一阻抗电感与第二阻抗电感交叉放置成“X”形，在两个阻抗两端正端之间连接第一阻抗电容，在两阻抗两个负端之间连接第二阻抗电容构成X形阻抗源网络；第二阻抗电感的负端连接输入单相交流电源的负输出端；由第三、第四两个开关管的两个源极相串联构成第二互补单相双向电力电子开关，其中第三开关管的漏极与X形阻抗源网络中的第二阻抗电感的正端相连，第四开关管的漏极与X形阻抗源网络中的第一阻抗电感的负端相连；第一、第二、第三、第四的四个开关管各自并联一个体二极管；输出滤波电感与输出滤波电容串联后的串联电路并联在第一互补单相双向电力电子开关中第二开关管漏极与输入单相交流电源的负输出端之间并接“地”，组成输入与输出共“地”的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器。
三相阻抗源升降压交/交变换器，包括电压型与电流型两种电路。三相阻抗源升降压交/交变换器由输入三相交流电源，由三个开关管构成的三相双向电力电子开关S1，由三个电感和三个电容组成的X形阻抗源网络，由三个开关管构成的三相双向电力电子开关S2，三个电感，三相滤波电容和三相交流负载组成。通过采样输入电压和阻抗源网络中电容电压(电压型)或者采样输出电压和阻抗源网络中电容电压(电流型)，可以得到开关管的极性选择信号，在任何时刻有两个开关管处于常通状态，另四个开关管分为两组，处于高频互补开关状态，并带有一定的死区时间，这样在任何时刻都能实现开关管的安全换流，并能大幅降低开关管的开关损耗。
其中电压型三相阻抗源交/交变换器的具体组成是，包括输入三相交流电源、第一互补三相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补三相双向电力电子开关、三相滤波电感、三相滤波电容，所述输入三相交流电源包括A相、B相、C相的三个单相交流电源Va、Vb、Vc，该三个单相交流电源的三个负端相连；所述第一互补三相双向电力电子开关包括A相、B相、C相的三个开关管Q1、Q2、Q3，该三个开关管各自并联一个体二极管，每个开关管的漏极分别与一个输入单相交流电源的正端相连，每个开关管的源极分别与X形阻抗源网络中A、B、C三相的三个阻抗电感的正端相连；所述X形阻抗源网络的组成是A相阻抗电感La的负端连于B相阻抗电容Cb的负端，B相阻抗电容Cb的正端与B相阻抗电感Lb的正端相连，B相阻抗电感Lb的负端连于C相阻抗电容Cc的负端，C相阻抗电容Cc的正端与C相阻抗电感Lc的正端相连，C相阻抗电感Lc的负端连于A相阻抗电容Ca的负端，A相阻抗电容Ca的正端与A相阻抗电感La的正端相连；所述第二互补三相双向电力电子开关同样包括A相、B相、C相的三个开关管Q4、Q5、Q6，该三个开关管Q4、Q5、Q6的源极相互串联，其中A相开关管Q4的漏极同时连于X形阻抗源网络中的A相阻抗电容Ca负端和A相滤波电感LA正端，B相开关管Q5的漏极同时连于X形阻抗源网络中的B相阻抗电容Cb负端和B相滤波电感LA正端，C相开关管Q6的漏极同时连于X形阻抗源网络中的C相阻抗电容Cc负端和C相滤波电感LC正端，所述三相滤波电容包括A相、B相和C相三个滤波电容CA、CB、CC，其中A相滤波电容CA的正端与A相滤波电感LA的负端相连，B相滤波电容CB的正端与B相滤波电感LB的负端相连，C相滤波电容CC的正端与C相滤波电感LC的负端相连，并将A相、B相、C相的三个滤波电容CA、CB、CC的三个负端相连。
本发明与现有技术相比的主要技术特点是：单相阻抗源交/交变换器的输出电压范围宽，可高于或低于输入电压，并且其输出电压可与输入电压同相或反相，其每个功率开关均工作于半个周期常通，半个周期高频调制状态，开关损耗较小；三相阻抗源交/交变换器的输出电压也可高于或低于输入电压，其每个功率开关均工作于1/3周期常通，2/3周期高频调制状态，也能减小开关损耗。单相与三相阻抗源交/交变换器同时还具有启动冲击电流小，谐波电流小，网侧功率因数高，单级功率变换，所用元器件数量少，导通损耗小，变换效率高，可靠性高等一系列优点，可应用于新一代交流电子稳压器、交流电子调压器与交流电子变压器等场合。
四、附图说明
图1、单相阻抗源升降压交/交变换器电路拓扑族。
图2、三相阻抗源升降压交/交变换器电路拓扑族。
图3、输入与输出共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器工作模态图。
图4、电压型三相阻抗源升降压交/交变换器工作模态图。
图5、输入与输出共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器实施效果。
图6、参数调整(谐振)型交流稳压电源电路结构图。
图7、自耦(变比)调整型交流稳压器电路结构图。
图8、大功率补偿型交流稳压电源电路结构图。
图9、开关型交流稳压电源电路结构图。
上述附图中的主要符号名称：Vi、单相交流电压源。Q1～Q6、开关管。D1～D6、体二极管。L1、L2、单相阻抗源网络中电感。iL1、iL2、电感L1、L2的电流。C1、C2、单相阻抗源网络中电容。VC1、VC2、电容C1、C2电压。Lf、滤波电感。iLf，电感Lf的电流。Cf、滤波电容。Vo、单相输出电压。R、负载。Va、Vb、Vc三相交流电压源。La、Lb、Lc三相阻抗源网络中电感。iLa、iLb、iLc、电感La、Lb、Lc的电流。Ca、Cb、Cc、三相阻抗源网络中电容。VCa、VCb、VCc、电容Ca、Cb、Cc电压。LA、LB、LC、三相滤波电感。iLA、iLB、iLC、电感LA、LB、LC的电流。CA、CB、CC、三相滤波电容。VA、VB、VC、三相输出电压。
五、具体实施方式
附图1是单相阻抗源升降压交/交变换器主电路拓扑族。
附图2是三相阻抗源升降压交/交变换器主电路拓扑族。
1.单相阻抗源升降压交/交变换器的组成及工作原理
附图1(a)为输入与输出共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器，该电路由输入单相交流电源1，由两个开关管反向串联构成的单相双向电力电子开关2，由两个电感和两个电容组成的X形阻抗源网络3，由两个开关管反向串联构成的单相双向电力电子开关4，滤波电感5，滤波电容6组成。其中两个开关管Q1、Q2共源极反向串联，与其并联在两个开关管Q1、Q2上体二极管D1、D2构成双向开关S1；两个开关管Q3、Q4共源极反向串联，与其并联在两个开关管Q3、Q4上的体二极管D3、D4构成双向开关S2；两个阻抗电感L1、L2和两个阻抗电容C1、C2构成单相阻抗源网络；Lf为滤波电感；Cf为滤波电容；R为单相交流负载。
附图1(b)为输入与输出不共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器，该变换器与附图1(a)的区别之处在于，将滤波电感5与滤波电容6串联后的串联电路并联在第二互补单相双向电力电子开关4中第三开关管Q3的漏极与第四开关管Q4的漏极之间并接“地”。
附图1(c)为输入与输出共地的电流型单相阻抗源升降压交/交变换器，该变换器与图1(a)的区别之处在于，将滤波电感5串联在输入单相交流电源1正输出端与第一互补单相双向电力电子开关2中第一开关管Q1漏极之间；滤波电容6串联在第一互补单相双向电力电子开关2中第二开关管Q2漏极与输入单相交流电源1负输出端之间并接“地”。
附图1(d)为输入与输出不共地的电流型单相阻抗源升降压交/交变换器，该变换器与图1(a)的区别之处在于，将滤波电感5串联在输入单相交流电源1正输出端与第一互补单相双向电力电子开关2中第一开关管Q1漏极之间，滤波电容6串联在第二互补单相双向电力电子开关4中第四开关管Q4漏极与X形阻抗源网络3中的第一阻抗电感(L1)的负端之间并接“地”。
以附图1(a)的输入与输出共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器为例，叙述本发明变换器的工作原理(其它拓扑电路变换器与之类似)。
为叙述方便和简化，将第一互补单相双向电力电子开关2简称为双向开关S1，将第二互补单相双向电力电子开关4简称为双向开关S2：
双向开关S1与双向开关S2工作于互补状态，通过调节双向开关S1的等效占空比就可得到所需的输出电压。该输出电压可高于或低于输入电压，并且根据工作区间的不同，输出电压可与输入电压同相或反相：当双向开关S1等效占空比小于0.5时，输出电压与输入电压反相；当双向开关S1等效占空比大于0.5时，输出电压与输入电压同相。理论上双向开关S1和双向开关S2的切换必须瞬时和同时完成，否则因过压或过流而损坏电路，但由于开关器件开通关断的延时以及驱动电路的延时等影响，实际中双向开关S1和双向开关S2的切换不可能瞬时和同时完成，所以必须加以合适的换流策略该变换器才能正常工作。通过采样输入电压Vi和输出电压Vo，当V＝Vi-2Vo＞0时，令开关管Q2和开关管Q4一直开通，开关管Q1和开关管Q3互补导通并带有一定的死区时间；当电压V＜0时，令开关管Q1和开关管Q3一直开通，开关管Q2和开关管Q4互补导通并带有一定的死区时间。
下面以附图1(a)为主电路结构，以电压V＞0时为例，结合附图4来说明其具体工作原理及换流控制策略。电压V＞0时，开关管Q2和开关管Q4一直开通，开关管Q1和开关管Q3互补导通并带有一定的死区时间。
模态1[对应于附图4(a)]
此时开关管Q1开通，当电流iLf+iL1+iL2＞0时，电流经开关管Q1，体二极管D2流通；当电流iLf+iL1+iL2＜0时，电流经开关管Q2，体二极管D1流通。
模态2[对应于附图4(b)和4(c)]
此时开关管Q1关断而开关管Q3还没有开通，当电流iLf+iL1+iL2＞0时，电流经开关管Q4，体二极管D3流通[对应附图4(b)]；当电流iLf+iL1+iL2＜0时，电流经开关管Q2，体二极管D1流通[对应于附图4(c)]。
模态3[对应于附图4(d)]
此时开关管Q3开通，当电流iLf+iL1+iL2＞0时，电流经开关管Q4，体二极管D3流通；当电流iLf+iL1+iL2＜0时，电流经开关管Q3，体二极管D4流通。
当电压V＜0时有类似的分析，此处略去。由以上分析可见，不管电感电流方向，在任何时刻都有通路，因此开关管上不存在电压尖峰，也无需外加缓冲吸收电路即可实现开关管的安全换流，而且每个开关管有半个周期处于常通，开关损耗较小。
2.三相阻抗源升降压交/交变换器工作原理及其换流控制策略
以附图2(a)电压型三相阻抗源升降压交/交变换器为例分析，其它拓扑与之类似。该电路由输入三相交流电源1，三相双向电力电子开关2，由三个电感和三个电容组成的X形阻抗源网络3，三相双向电力电子开关4，三相滤波电感5，三相滤波电容6。开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3及其三个体二极管D1、D2、D3构成三相双向开关S1，三个开关管Q1、Q2、Q3分别串接于输入三相交流电源与三相阻抗源网络之间；三个开关管Q4、Q5、Q6及其三个体二极管D4、D5、D6构成三相双向开关S2，三个开关管Q4、Q5、Q6源极连接在一起；三个阻抗电感La、Lb、Lc和三个阻抗电容Ca、Cb、Cc构成三相阻抗源网络；LA、LB、LC为三相滤波电感；CA、CB、CC为三相滤波电容；R为三相交流负载。该变换器工作原理及其换流控制策略如下：
三相双向开关S1与三相双向开关S2工作于互补状态，通过调节三相双向开关S1的等效占空比就可得到所需的输出电压。该输出电压可高于或低于输入电压。理论上三相双向开关S1和S2的切换必须瞬时和同时完成，否则因过压或过流而损坏电路，但由于开关器件开通关断的延时以及驱动电路的延时等影响，实际中三相双向开关S1和S2的切换不可能瞬时和同时完成，所以必须加以合适的换流策略该变换器才能正常工作。通过采样三相输入电压Va、Vb、Vc和三相阻抗源网络中电容电压VCa、VCb、VCc，并定义三个电压V1＝Va+VCa，V2＝Vb+VCb，V3＝Vc+VCc。当电压V1是三者中最小时，开关管Q1和开关管Q4常通，开关管Q2、Q3和开关管Q5、Q6互补导通，并带有一定的死区时间；当电压V2是三者中最小时，开关管Q2和开关管Q5常通，开关管Q1、Q3和开关管Q4、Q6互补导通，并带有一定的死区时间；当电压V3是三者中最小时，开关管Q3和开关管Q6常通，开关管Q1、Q2和开关管Q4、Q5互补导通，并带有一定的死区时间。
下面以附图2(a)为主电路结构，以电压V1为最小时为例，结合附图6来说明其具体工作原理及换流控制策略。当电压V1为最小时，开关管Q1和开关管Q4一直开通，开关管Q2、Q3和开关管Q5、Q6互补导通，并带有一定的死区时间。
模态1[对应于附图6(a)]
此时开关管Q2和开关管Q3开通，电流根据其方向从Si或Di(i＝1，2，3)流通。
模态2[对应于附图6(b)~6(e)]
此时开关管Q2和开关管Q3关断而开关管Q5和开关管Q6还没有开通，此时有四种情况：1.如果电流iLB+iLb-iLa＞0并且电流iLC+iLc-iLb＞0，电流从体二极管D5，D6和开关管Q4流通，对应于附图6(b)；2.如果iLB+iLb-iLa＞0并且iLC+iLc-iLb＜0，电流从体二极管D3，体二极管D5，开关管Q1和开关管Q4流通，对应于附图6(c)；3.如果iLB+iLb-iLa＜0并且iLC+iLc-iLb＞0，电流从体二极管D2，D6，开关管Q1和开关管Q4流通，对应于附图6(d)；4.如果电流iLB+iLb-iLa＜0并且iLC+iLc-iLb＜0，可得出iLA+iLa-iLc＞0，电流从体二极管D2，体二极管D3，开关管Q1流通，对应于附图6(e).
模态3[对应于附图6(f)]
此时开关管Q5和开关管Q6开通，电流根据其方向从Si或Di(i＝4，5，6)流通。
当电压V2最小或V3最小时有类似的分析，此处略去。由以上分析可见，不管电感电流方向，在任何时刻都有通路，因此开关管上不存在电压尖峰，也无需外加缓冲吸收电路即可实现开关管的安全换流，而且每个开关管有1/3个周期处于常通，能减小开关损耗。
具体实施效果
以附图1(a)输入与输出共地的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器为例，进行了原理试验验证，实验结果如附图5所示。附图5(a)为输入交流电压110V/50Hz，单相双向开关S1等效占空比为0.3，负载为阻性负载R＝25Ω时，输入电压(图中上，100V/格)和输出电压(图中下，100V/格)波形，从图中可看出此时输出处于降压状态，且输出电压与输入电压反相；附图5(b)为输入交流电压72V/50Hz，单相双向开关S1等效占空比为0.7，负载为阻性负载R＝25Ω时，输入电压(图中上，100V/格)和输出电压(图中下，100V/格)波形，从图中可看出此时输出处于升压状态，且输出电压与输入电压同相。
由以上描述可知，本发明提出的阻抗源升降压交/交变换器，能够实现单相/三相交流/交流的直接升降压变换，通过合适的换流控制策略，无需外加缓冲吸收电路即可实现开关管的安全换流，并且能减小开关损耗。由于输入侧取消了整流滤波环节，网侧功率因数能大大提高，网侧谐波电流大大减少。这类变换器具有电路结构与控制简单、变换效率高、成本低、可靠性高等优点，可应用于新一代电子交流稳压器、电子交流调压与电子交流变压等场合，特别是应用于电子交流稳压器场合时，在保留传统开关型交流稳压电源稳压性能好、控制功能强等优点的同时，还具有电路结构与控制简洁、单级功率变换、变换效率高、网侧功率因数高、可以实现升降压变换、成本低、可靠性高等优点。
Claims (4)
1.一种单相阻抗源升降压交/交变换器，其特征在于：包括输入单相交流电源、第一互补单相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补单相双向电力电子开关及输出滤波电感和滤波电容，所述第一互补单相双向电力电子开关由第一、第二两个开关管(Q1、Q2)的两个源极相串联构成，其中第一开关管(Q1)的漏极连于输入单相交流电源的正输出端，第二开关管(Q2)的漏极连于X形阻抗源网络中第一阻抗电感(L1)的正端；将该第一阻抗电感(L1)与第二阻抗电感(L2)交叉放置成“X”形，在两个阻抗电感(L1、L2)两个正端之间连接第一阻抗电容(C1)，在两阻抗电感(L1、L2)两个负端之间连接第二阻抗电容(C2)构成X形阻抗源网络；第二阻抗电感(L2)的负端连接输入单相交流电源的负输出端；由第三、第四两个开关管(Q3、Q4)的两个源极相串联构成第二互补单相双向电力电子开关，其中第三开关管(Q3)的漏极与X形阻抗源网络中的第二阻抗电感(L2)的正端相连，第四开关管(Q4)的漏极与X形阻抗源网络中的第一阻抗电感(L1)的负端相连；第一、第二、第三、第四的四个开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)各自并联一个体二极管；滤波电感与滤波电容串联后的串联电路并联在第一互补单相双向电力电子开关中第二开关管(Q2)漏极与输入单相交流电源负输出端之间并接“地”，组成输入与输出共“地”的电压型单相阻抗源升降压交/交变换器。
2.一种单相阻抗源升降压交/交变换器，其特征在于：包括输入单相交流电源、第一互补单相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补单相双向电力电子开关及输出滤波电感和滤波电容，所述第一互补单相双向电力电子开关由第一、第二两个开关管(Q1、Q2)的两个源极相串联构成，所述X形阻抗源网络包括第一阻抗电感(L1)和第二阻抗电感(L2)，第一阻抗电感(L1)与第二阻抗电感(L2)交叉放置成“X”形，在两个阻抗电感(L1、L2)两个正端之间连接第一阻抗电容(C1)，在两阻抗电感(L1、L2)两个负端之间连接第二阻抗电容(C2)构成X形阻抗源网络；第一阻抗电感(L1)的正端连于第一互补单相双向电力电子开关中的第一开关管(Q1)漏极，第二阻抗电感(L2)的负端连接输入单相交流电源的负输出端；由第三、第四两个开关管(Q3、Q4)的两个源极相串联构成第二互补单相双向电力电子开关，其中第三开关管(Q3)的漏极与X形阻抗源网络中的第二阻抗电感(L2)的正端相连，第四开关管(Q4)的漏极与X形阻抗源网络中的第一阻抗电感(L1)的负端相连；第一、第二、第三、第四的四个开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)各自并联一个体二极管；滤波电感串联在输入单相交流电源正输出端与第一互补单相双向电力电子开关中第一开关管(Q1)漏极之间；滤波电容串联在第一互补单相双向电力电子开关中第二开关管(Q2)漏极与输入单相交流电源负输出端之间并接“地”，组成输入与输出共“地”的电流型单相阻抗源升降压交/交变换器。
3.一种单相阻抗源升降压交/交变换器，其特征在于：包括输入单相交流电源、第一互补单相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补单相双向电力电子开关及输出滤波电感和滤波电容，所述第一互补单相双向电力电子开关由第一、第二两个开关管(Q1、Q2)的两个源极相串联构成，其中第二开关管(Q2)的漏极连于输入单相交流电源的负输出端，所述X形阻抗源网络包括第一阻抗电感(L1)和第二阻抗电感(L2)，第一阻抗电感(L1)与第二阻抗电感(L2)交叉放置成“X”形，在两个阻抗电感(L1、L2)两个正端之间连接第一阻抗电容(C1)，在两阻抗电感(L1、L2)两个负端之间连接第二阻抗电容(C2)构成X形阻抗源网络；第一阻抗电感(L1)的正端连于第一互补单相双向电力电子开关中的第一开关管(Q1)漏极，第二阻抗电感(L2)的负端连接输入单相交流电源的负输出端；由第三、第四两个开关管(Q3、Q4)的两个源极相串联构成第二互补单相双向电力电子开关，其中第三开关管(Q3)的漏极与X形阻抗源网络中的第二阻抗电感(L2)的正端相连，滤波电感串联在输入单相交流电源正输出端与第一互补单相双向电力电子开关中第一开关管(Q1)漏极之间；滤波电容串联在第二互补单相双向电力电子开关中第四开关管(Q4)漏极与X形阻抗源网络中的第一阻抗电感(L1)的负端之间并接“地”，组成输入与输出不共“地”的电流型单相阻抗源升降压交/交变换器。
4.一种三相阻抗源升降压交/交变换器，其特征在于：包括输入三相交流电源、第一互补三相双向电力电子开关、X形阻抗源网络、第二互补三相双向电力电子开关、三相滤波电感、三相滤波电容，所述输入三相交流电源包括A相、B相、C相的三个单相交流电源(Va、Vb、Vc)，该三个单相交流电源的三个负端相连；所述第一互补三相双向电力电子开关包括A相、B相、C相的三个开关管(Q1、Q2、Q3)，该三个开关管各自并联一个体二极管，每个开关管的漏极分别与一个输入单相交流电源的正端相连，每个开关管的源极分别与X形阻抗源网络中A、B、C三相的三个阻抗电感的正端相连；所述X形阻抗源网络的组成是A相阻抗电感(La)的负端连于B相阻抗电容(Cb)的负端，B相阻抗电容(Cb)的正端与B相阻抗电感(Lb)的正端相连，B相阻抗电感(Lb)的负端连于C相阻抗电容(Cc)的负端，C相阻抗电容(Cc)的正端与C相阻抗电感(Lc)的正端相连，C相阻抗电感(Lc)的负端连于A相阻抗电容(Ca)的负端，A相阻抗电容(Ca)的正端与A相阻抗电感(La)的正端相连；所述第二互补三相双向电力电子开关同样包括A相、B相、C相的三个开关管(Q4、Q5、Q6)，该三个开关管(Q4、Q5、Q6)的源极相互串联，其中A相开关管(Q4)的漏极同时连于X形阻抗源网络中的A相阻抗电容(Ca)负端和A相滤波电感(LA)正端，B相开关管(Q5)的漏极同时连于X形阻抗源网络中的B相阻抗电容(Cb)负端和B相滤波电感(LA)正端，C相开关管(Q6)的漏极同时连于X形阻抗源网络中的C相阻抗电容(Cc)负端和C相滤波电感(LC)正端，所述三相滤波电容包括A相、B相和C相三个滤波电容(CA、CB、CC)，其中A相滤波电容(CA)的正端与A相滤波电感(LA)的负端相连，B相滤波电容(CB)的正端与B相滤波电感(LB)的负端相连，C相滤波电容(CC)的正端与C相滤波电感(LC)的负端相连，并将A相、B相、C相的三个滤波电容(CA、CB、CC)的三个负端相连。
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