CN107947608A - 一种具有自动均衡直流输出电压功能的ac/dc变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，属于电力电子领域。所述具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器主要包括：第一变流电路、第二变流电路、滤波电容、控制电路和检测电路；控制电路根据检测电路检测的第一直流电压、第二直流电压、电网电压和电网输出电流发送开关控制信号控制第一变流电路和第二变流电路的工作状态。本发明采用联合接地结构，在未增加任何开关器件的前提下，可保障原电路在第一等效直流负载与第二等效直流负载不平衡时的正常运行，既显著降低了系统成本，又提高了系统的实用性。

Description

一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器
技术领域
本发明涉及一种三端口输出型的AC/DC变流器，特别涉及一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器。
背景技术
AC/DC变流器主要用于将交流电网输出的交流电或者分布式发电系统产生的交流电转变成直流微网所需的直流电。在现有技术中，应用于直流微网的AC/DC变流器的接地方式一般可以分为联合接地结构、单边接地结构、虚拟隔离接地结构等等。
图1给出了直流微网中AC/DC变流器的联合接地结构。在该结构中，交流高压首先通过裂相变压器T1降为110V的交流低压，再将交流低压接入AC/DC变流器进行交流/直流转换，最后给直流微网提供功率。其中，交流低压系统和直流微网共用地线。联合接地结构的优点是直流微网能够容易地安装到原来的交流低压电网中，从而构成混合电力系统。在混合电力系统中，低压用电设备需要安全可靠的地线。但是，如果没有专门的或者复杂的AC/DC变流器提供地线，大部分低压交流系统不适用于这种结构。同时，要求直流微网必须适用于三端口的双极性电压变换结构。
在现有技术中，由于受到低压设备限制，直流微网和低压交流系统共用地线是困难的。故而很多学者考虑到了单边接地结构。图2示出了直流微网中带有双直流母排的单边接地结构。在这种结构中，交流高压通过降压变压器T2转变成适合AC/DC变流器输入的交流低压，再通过AC/DC变流器给直流微网提供功率。这里的降压变压器T2类似于隔离变压器，而且其为直流微网提供的交流电压通常比标准的交流电压低。比如，一个三相降压变压器可能会输出一个200V的线电压，而不是一个标准的380V线电压。此外，根据直流电压输出功率和额定功率的需要，AC/DC变流器可以把交流功率转换成不同要求的直流功率。比如，直流微网可能是一个单直流母排的系统，或者是双直流母排的系统。
这种单边接地结构的优点是AC/DC变流器可以用简单结构的变流器，比如两电平的三相变流器，或者三电平的三相变流器，或者是其它的变流器。缺点是降压变压器的输出不能和其它低压交流民用负载直接相连，所以直流微网的适应能力会受到限制。
在现有技术中，因为低压设备的存在，要实现混合交流和直流电网系统共地线是不容易的。因此，有学者提出了虚拟隔离接地结构。如图3a-3b所示，根据变压器类型的不同，虚拟隔离接地结构一般可以分为两类。
图3a示出的是基于工频变压器T3的虚拟隔离接地结构。该结构和单边接地结构相似，但是此处变压器和低压交流电力系统相接，而不是高压交流系统。图3b示出的是基于高频变压器T4的虚拟隔离接地结构。和图3a所示的方法相比，图3b中用了高频变压器T4和两个变流器。由于其中变流器具有较高的转换效率，所以基于这种方法的高频变压器相对工频变压器系统而言更具有优势。
虚拟隔离接地方式虽然可以非常灵活地适应直流微网结构的需要，但其所用的变压器和多个变流器会伴随额外的功率损耗，降低了整个系统的转换效率。
在直流微网中，如果利用虚拟隔离接地结构连接交流电力系统，则会降低系统的转换效率。如果利用单边接地结构，直流微网的适应能力会受到限制。所以在现有技术中，给出了一种联合接地结构的AC/DC变流器，如图4所示。该AC/DC变流器具有高效，低成本，安全可靠的优点。但是，该AC/DC变流器也存在缺陷。比如，由于在工频正半周或工频负半周仅有第一变流电路或第二变流电路工作，因此需要在输出直流侧并联一个容量较大的平波电容，以使输出直流电压保持基本稳定。同时，由于第一输出功率和第二输出功率相等，假如接在直流输出端的两个直流负载吸收的功率不同，则第一输出直流电压E1和第二输出直流电压E2的很难保持平衡，进而不能满足直流负载输入电压稳定的要求。请结合参阅图5和图6，分别为该联合接地结构的AC/DC变流器的BUCK(降压)工作状态图和BOOST(升压)工作状态图。如果想要解决上述问题，就必须在图4所示的电路中增加一个直流电压平衡调整电路，从而增加了成本。
针对现有技术中图4所示的AC/DC变流器的缺点，有必要提出一种能够实现直流输出电压平衡的AC/DC变流器。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器；本发明的AC/DC变流器在未增加任何开关功率器件的前提下，保障了AC/DC变流器在第一直流负载和第二直流负载不平衡工况下的正常运行，既降低了成本，又提高了AC/DC变流器的实用性。
本发明提供了一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，包括：第一变流电路、第二变流电路、滤波电容、控制电路和检测电路；
所述第一变流电路包括第一功率开关、第一电感、第二功率开关、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一平波电容；所述第一二极管的阳极与变流器的交流输入端连接，第一二极管的阴极与第一功率开关的第一端相连，第一功率开关的第二端分别与第一电感的第一端、第二二极管的阴极相连，第一电感的第二端分别与第三二极管的阳极、第二功率开关的第一端相连，第三二极管的阴极分别与第一平波电容的正极、第一直流输出端相连，第二二极管的阳极分别与第二功率开关的第二端、第一平波电容的负极相连且接地；
所述第二变流电路包括第三功率开关、第二电感、第四功率开关、第四二极管、第五二极管、第六二极管和第二平波电容；所述第四二极管的阴极与变流器的交流输入端连接，第四二极管的阳极与第三功率开关的第二端相连，第三功率开关的第一端分别与第二电感的第二端、第五二极管的阳极相连，第二电感的第一端分别与第六二极管的阴极、第四功率开关的第二端相连，第六二极管的阳极分别与第二平波电容的负极、第二直流输出端相连，第五二极管的阴极分别与第四功率开关的第一端、第二平波电容的正极相连且接地；
所述第一电感与第二电感互相耦合，并且第一电感的第一端与第二电感的第一端为同名端；
所述滤波电容用于对输入第一变流电路和第二变流电路的交流电进行滤波；
所述检测电路用于检测第一变流电路输出的第一直流电压、第二变流电路输出的第二直流电压和电网交流电源的电网电压，并反馈给控制电路；
所述控制电路用于根据所述第一直流电压、第二直流电压和电网电压发送开关控制信号给所述第一至第四功率开关的受控端；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周内，控制第一变流电路工作在升压模式阶段；在工频负半周内，控制第二变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频负半周内的升压模式阶段，控制第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周内，控制第一变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频正半周内的升压模式阶段，控制第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出；在工频负半周内，控制第二变流电路工作在升压模式阶段；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段，并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频负半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，其中在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源同时向负半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为中度，则在工频负半周内的降压模式阶段与轻度时的控制方式一致，在工频负半周内的升压模式阶段，控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，但在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源不向负半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为重度，则在工频负半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，且在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源均不向负半周的直流负载提供电能；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段，并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频正半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，其中在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源同时向正半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为中度，则在工频正半周内的降压模式阶段与轻度时的控制方式一致，在工频正半周内的升压模式阶段，控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，但在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源不向正半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为重度，则在工频正半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，且在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源均不向正半周的直流负载提供电能；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且第一直流电压小于电网电压的最大幅值，第二直流电压大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频负半周内的升压模式阶段，控制第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且第一直流电压大于电网电压的最大幅值，第二直流电压小于电网电压的最大幅值时：在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频正半周内的升压模式阶段中，控制第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周内，使第二功率开关高频工作，第一功率开关闭合，第三功率开关、第四功率开关断开；
在工频负半周内，使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；并在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周内，使第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关、第二功率开关同步高频工作；并在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。
在工频负半周内，使第三功率开关闭合，第四功率开关高频工作，第一功率开关、第二功率开关断开。
优选的，在工频正半周内使第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段具体为：当第一变流电路的直流输出电压低于电网电压的瞬时值的绝对值时，使第一变流电路工作于降压模式；当第一变流电路的直流输出电压高于电网电压的瞬时值的绝对值时，使得第一变流电路工作于升压模式。在工频负半周内使第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段具体为：当第二变流电路的直流输出电压低于电网电压的瞬时值的绝对值时，使第二变流电路工作于降压模式；当第二变流电路的直流输出电压高于电网电压的瞬时值的绝对值时，使第二变流电路工作于升压模式。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频负半周内的降压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关、第四功率开关断开，第三功率开关高频工作；其中在第三功率开关闭合时间内，电网交流电源给第二电感和负半周的直流负载提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关断开时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。如果负载不平衡度为中度，则在工频负半周内的降压模式阶段与负载不平衡度为轻度时的控制方式相同；在工频负半周内的升压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；则在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。如果负载不平衡度为重度，则在工频负半周内的降压和升压模式阶段，均使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；则在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频正半周内的降压模式阶段，使第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关高频工作；其中在第一功率开关闭合时间内，电网交流电源给第一电感和正半周的直流负载提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关断开时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。如果负载不平衡度为中度，则在工频正半周内的降压模式阶段与负载不平衡度为轻度时的控制方式相同；在工频正半周内的升压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关同步高频工作，第三功率开关、第四功率开关断开，则在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。如果负载不平衡度为重度重，则在工频正半周内的降压和升压模式阶段，均使第一功率开关、第二功率开关同步高频工作，第三功率开关、第四功率开关断开，则在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且第一直流电压小于电网电压的最大幅值，第二直流电压大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频负半周内的升压模式阶段，第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；并在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
优选的，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且第一直流电压大于电网电压的最大幅值，第二直流电压小于电网电压的最大幅值时：
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频正半周内的升压模式阶段，使第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关、第二功率开关同步高频工作；并在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。
优选的，所述AC/DC变流器还包括连接在电网交流电源与交流输入端之间的第三电感。
优选的，第一功率开关至第四功率开关为MOS型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或集成门极换流晶闸管。
优选的，第一二极管、第二二极管、第四二极管和第五二极管可以由MOS型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或集成门极换流晶闸管替代。
优选的，第一二极管与第一功率开关的整体，和/或，第四二极管和第三功率开关的整体，也可由逆阻型绝缘栅双极型晶体管替换。
本发明的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，将第一电感与第二电感进行耦合，并由控制电路根据第一直流电压、第二直流电压、电网电压，对第一至第四功率开关的状态进行控制，从而在第一直流负载与第二直流负载不相等时，使第一变流电路和第二变流电路输出的直流电压保持平衡；并且本发明的AC/DC变流器在未增加任何功率器件的前提下，保障了AC/DC变流器在第一直流负载和第二直流负载不平衡工况下的正常运行，既降低了成本，又提高了AC/DC变流器的实用性；另外，在第一直流电压与第二直流电压不平衡时，本发明的AC/DC变流器由于第一变流电路的第一直流输出端和第二变流电路的第二直流输出端都可以向单边直流负载提供功率，可以显著降低等效直流负载侧的平波电容的容量，降低了系统成本。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1为现有技术AC/DC变流器的联合接地结构；
图2为现有技术AC/DC变流器的单边接地结构；
图3a为现有技术AC/DC变流器的基于工频变压器的虚拟隔离接地结构；
图3b为现有技术AC/DC变流器的基于高频变压器的虚拟隔离接地结构；
图4为现有技术一种联合接地结构的AC/DC变流器；
图5为现有技术一种联合接地结构的AC/DC变流器的降压工作状态图；
图6为现有技术一种联合接地结构的AC/DC变流器的升压工作状态图；
图7为本发明实施例的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器的部分电路示意图；
图8为本发明实施例的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器的控制电路和检测电路的示意图；
100、第一变流电路；200、第二变流电路；300、检测电路；400、控制电路；S1、第一功率开关；D1、第一二极管；LP、第一电感；S2、第二功率开关；D2、第二二极管；D3、第三二极管；C1、第一平波电容；R1、第一等效直流负载；S3、第三功率开关；S4、第四功率开关；LN、第二电感；D4、第四二极管；D5、第五二极管；D6、第六二极管；C2、第二平波电容；R2、第二等效直流负载；Lg、第三电感；C、滤波电容。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中应用于直流微网的AC/DC变流器接地结构的缺陷，尤其是针对图4所示的联合接地结构的AC/DC变流器存在的缺陷，本发明提供了一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器。本发明的主要思路是，将第一变流电路中的第一电感和第二变流电路中的第二电感进行耦合，并且第一电感的第一端与第二电感的第一端为同名端；然后控制电路根据检测电路检测获得的第一直流电压和第二直流电压以及电网电压，对第一至第四功率开关的状态进行控制，从而可以保障AC/DC变流器在第一等效直流负载和第二等效直流负载不平衡工况下的正常运行，既降低了成本，又提高了AC/DC变流器的实用性。
下面结合附图7-8对本发明的实施例进行详细说明。图7和图8分别示出了本发明实施例的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器的部分结构示意图。本发明实施例的AC/DC变流器包括：第一变流电路100、第二变流电路200、滤波电容C、检测电路300和控制电路400。
第一变流电路100包括第一功率开关S1、第一电感LP、第二功率开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一平波电容C1。图7中R1为连接在第一变流电路100的第一直流输出端与地之间的第一等效直流负载，即正半周的直流负载。第一二极管D1的阳极与变流器的交流输入端连接，第一二极管D1的阴极与第一功率开关S1的第一端相连，第一功率开关S1的第二端分别与第一电感LP的第一端、第二二极管D2的阴极相连，第一电感LP的第二端分别与第三二极管D3的阳极、第二功率开关S2的第一端相连，第三二极管D3的阴极分别与第一平波电容C1的正极、第一直流输出端相连，第二二极管D2的阳极分别与第二功率开关S2的第二端、第一平波电容C1的负极相连且接地。
第二变流电路200包括第三功率开关S3、第二电感LN、第四功率开关S4、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第二平波电容C2。图7中R2为连接在第二变流电路200的第二直流输出端与地之间的第二等效直流负载，即负半周的直流负载。第四二极管D4的阴极与变流器的交流输入端连接，第四二极管D4的阳极与第三功率开关S3的第二端相连，第三功率开关S3的第一端分别与第二电感LN的第二端、第五二极管D5的阳极相连，第二电感LN的第一端分别与第六二极管D6的阴极、第四功率开关S4的第二端相连，第六二极管D6的阳极分别与第二平波电容C2的负极、第二等效直流负载R2的负极相连，第五二极管D5的阴极分别与第四功率开关S4的第一端、第二平波电容C2的正极、第二直流输出端相连。
第一电感LP与第二电感LN互相耦合，并且第一电感LP的第一端与第二电感LN的第一端为同名端。
变流器的交流输入端与电网交流电源的一端连接，电网交流电源的另一端接地。滤波电容C并联在电网交流电源的两端，用于对输入第一变流电路100和第二变流电路200的交流电进行滤波。优选的，本发明实施例中的AC/DC变流器还包括连接在电网交流电源Vg与变流器的交流输入端之间的第三电感Lg。滤波电容C的一端与交流输入端连接，一端接地。
检测电路300用于检测第一变流电路100输出的第一直流电压E1、第二变流电路200输出的第二直流电压E2和电网交流电源的电网电压Vg，并将检测的第一直流电压E1、第二直流电压E2和电网电压Vg发送至控制电路400。
控制电路400用于根据检测电路300检测的第一直流电压E1、第二直流电压E2和电网电压Vg发送开关控制信号给第一至第四功率开关的受控端。其中，包括以下工作模式：升压-升压模式、升降压-升降压模式、升降压-升压模式以及升压-升降压模式。
优选地，所述检测电路300还用于检测电网交流电源的电网输出电流ig，并发送给控制电路400。控制电路400在发送开关控制信号时，还用于根据电路参数确定开关控制信号的占空比。具体地，控制电路400用于将第一直流电压E1和第二直流电压E2与参考直流电压Eref进行比较，将其误差送给直流电压外环控制器；直流电压外环控制器的输出结果乘以一个正弦信号再和反馈回的电网输出电流ig进行比较，将其误差送给交流电流内环控制器；最后控制电路400根据交流电流内环控制器的输出结果确定开关控制信号的占空比。
下面对本发明的各种模式进行详细介绍。
一、升压-升压模式
控制电路400当确定第一直流电压E1小于第二直流电压E2，并且均大于电网电压Vg的最大幅值时进行以下操作：
在工频正半周内，使第一变流电路100工作于升压模式阶段，具体包括：第二功率开关S2高频工作，第一功率开关S1闭合，第三功率开关S3、第四功率开关S4断开。
在工频负半周内，控制第二电感LN储能并以反激的方式通过第一电感LP向第一直流输出端输出。具体地，在工频负半周内，使第二变流电路200工作于升压模式，包括：第一功率开关S1、第二功率开关S2断开，第三功率开关S3、第四功率开关S4同步高频工作；并在第三功率开关S3、第四功率开关S4闭合的时间内，电网交流电源Vg给第二电感LN提供电能，第二电感LN进行储能；在第三功率开关S3、第四功率开关S4断开的时间内，储存在第二电感LN中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。
控制电路400当确定第一直流电压E1大于第二直流电压E2，并且均大于电网电压Vg的最大幅值时进行以下操作：
在工频正半周内，控制第一电感LP储能并以反激的方式通过第二电感LN向第二直流输出端输出。具体地，在工频正半周内使第一变流电路100工作于升压模式，具体包括：使第三功率开关S3、第四功率开关S4断开，第一功率开关S1、第二功率开关S2同步高频工作；并在第一功率开关S1、第二功率开关S2闭合的时间内，电网交流电源Vg给第一电感LP提供电能，第一电感LP进行储能；在第一功率开关S1、第二功率开关S2断开的时间内，储存在第一电感LP中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。
在工频负半周内，使第二变流电路200工作于升压模式，具体包括：第三功率开关S3闭合，第四功率开关S4高频工作，第一功率开关S1、第二功率开关S2断开。
本发明实施例中，当第一直流电压E1小于第二直流电压E2时，在第二电感LN的储能阶段，第一功率开关S1、第二功率开关S2断开，通过闭合第三功率开关S3和第四功率开关S4，使电网交流电源、第二电感LN构成闭合回路，进而加强了耦合电感中的储能。并且，通过在第二电感LN的释能阶段，断开第三功率开关S3和第四功率开关S4，因为第一直流电压E1小于第二直流电压E2时，存储在耦合电感中的能量会自动地以反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。类似的，当第一直流电压E1大于第二直流电压E2时，第三功率开关S3、第四功率开关S4断开。通过在第一电感LP的储能阶段闭合第一功率开关S1和第二功率开关S2，使得交流电网Vg与第一电感LP构成闭合回路，进而加强了耦合电感中的储能。并且在第一电感LP的释能阶段，断开第一功率开关S1和第二功率开关S2，因为第一直流电压E1大于第二直流电压E2时，存储在耦合电感中的能量会自动地以反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。通过以上控制，保障了AC/DC变流器在第一等效直流负载R1与第二等效直流负载R2不平衡下的正常运行。
二、升降压-升降压工作模式
优选的，控制电路400当确定第一直流电压E1小于第二直流电压E2，并且均小于电网电压Vg的最大幅值时进行以下操作：
在工频正半周内第一变流电路100工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段。
在工频负半周内第二变流电路200工作于升压模式阶段和降压模式阶段。在工频负半周进行控制时需要预先判断负载不平衡度属于轻度、中度或者重度。首先，(1)在工频负半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第二电感LN储能，同时电网交流电源向负半周的第二等效直流负载R2提供电能。其中第二电感LN所储存的能量以反激的方式通过第一电感LP向第一直流输出端输出，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，即E1＝E2则定义此时负载不平衡度为轻度；(2)如果步骤(1)不能使得输出的两个直流电压平衡，则在步骤(1)的基础上，在工频负半周内的升压模式阶段，也控制电网交流电源给第二电感LN储能并以反激的方式通过第一电感LP向第一直流输出端输出，但此时电网交流电源不向负半周的第二等效直流负载R2提供电能，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，则定义此时负载不平衡度为中度；(3)如果步骤(2)不能使得输出的两个直流电压平衡，则在工频负半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第二电感LN储能并以反激的方式通过第一电感LP向第一直流输出端输出，且均不向负半周的第二等效直流负载R2提供电能，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，则定义此时负载不平衡度为重度。因此，在工频负半周内可以根据负载不平衡度的程度对电路进行上述控制。具体的控制过程如下：
如果负载不平衡度为轻度，则在工频负半周内的降压模式阶段，使第一功率开关S1、第二功率开关S2、第四功率开关S4断开，第三功率开关S4高频工作；其中在第三功率开关S3闭合时间内，电网交流电源Vg给第二电感LN和负半周的第二等效直流负载R2提供电能，第二电感LN进行储能；在第三功率开关S3断开时间内，储存在第二电感LN中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。
如果负载不平衡度为中度，则在工频负半周内的降压模式阶段，变换器工作方式和负载不平衡度为轻度工况下的相同；在工频负半周内的升压模式阶段，第一功率开关S1、第二功率开关S2断开，第三功率开关S3、第四功率开关S4同步高频工作；并在第三功率开关S3、第四功率开关S4闭合的时间内，电网交流电源给第二电感LN提供电能，第二电感LN进行储能；在第三功率开关S3、第四功率开关S4断开的时间内，储存在第二电感LN中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。
如果负载不平衡度为重度，则在工频负半周内的降压和升压模式阶段，均使第一功率开关S1、第二功率开关S2断开，第三功率开关S3、第四功率开关S4同步高频工作；则在第三功率开关S3、第四功率开关S4闭合的时间内，电网交流电源给第二电感LN提供电能，第二电感LN进行储能；在第三功率开关S3、第四功率开关S4断开的时间内，储存在第二电感LN中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。
优选的，控制电路400当确定第一直流电压E1大于第二直流电压E2，并且均小于电网电压Vg的最大幅值时进行以下操作：
在工频正半周内第一变流电路100工作于升压模式阶段和降压模式阶段。同样，在工频正半周进行控制时需要预先判断负载不平衡度属于轻度、中度或者重度。首先，(1)在工频正半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第一电感LP储能，同时电网交流电源向正半周的第一等效直流负载R1提供电能。其中第一电感LP所储存的能量以反激的方式通过第二电感LN向第二直流输出端输出，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，即E1＝E2则定义此时负载不平衡度为轻度；(2)如果步骤(1)不能使得输出的两个直流电压平衡，则在步骤(1)的基础上，在工频正半周内的升压模式阶段，也控制电网交流电源给第一电感LP储能并以反激的方式通过第二电感LN向第二直流输出端输出，但此时电网交流电源不向正半周的第一等效直流负载R1提供电能，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，则定义此时负载不平衡度为中度；(3)如果步骤(2)不能使得输出的两个直流电压平衡，则在工频正半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第一电感LP储能并以反激的方式通过第二电感LN向第二直流输出端输出，且均不向正半周的第一等效直流负载R1提供电能，如果能够使得输出的两个直流电压平衡，则定义此时负载不平衡度为重度。因此，在工频正半周内可以根据负载不平衡度的程度对电路进行上述控制。具体的控制过程如下：
如果负载不平衡度为轻度，则在工频正半周内的降压模式阶段，使第二功率开关S2、第三功率开关S3、第四功率开关S4断开，第一功率开关S1高频工作；其中在第一功率开关S1闭合时间内，电网交流电源Vg给第一电感LP和正半周的第一等效直流负载R1提供电能，第一电感LP进行储能；在第一功率开关S1断开时间内，储存在第一电感LP中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。
如果负载不平衡度为中度，其中在工频正半周内的降压模式阶段，变换器工作方式和负载不平衡度为轻度工况下的相同；在工频正半周内的升压模式阶段，使第三功率开关S3、第四功率开关S4断开，第一功率开关S1、第二功率开关S2同步高频工作；并在第一功率开关S1、第二功率开关S2闭合的时间内，电网交流电源给第一电感LP提供电能，第一电感LP进行储能；在第一功率开关S1、第二功率开关S2断开的时间内，储存在第一电感LP中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。
如果负载不平衡度为重度，则在工频正半周内的降压和升压模式阶段，均使第三功率开关S3、第四功率开关S4断开，第一功率开关S1、第二功率开关S2同步高频工作；则在第一功率开关S1、第二功率开关S2闭合的时间内，电网交流电源给第一电感LP提供电能，第一电感LP进行储能；在第一功率开关S1、第二功率开关S2断开的时间内，储存在第一电感LP中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。
在工频负半周内第二变流电路200工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段。
三、升降压-升压工作模式
优选的，控制电路400当确定第一直流电压E1小于第二直流电压E2，并且第一直流电压E1小于电网电压Vg的最大幅值，第二直流电压E2大于电网电压Vg的最大幅值时进行以下操作：
在工频正半周，使第一变流电路100工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段。
在工频负半周，使第二变流电路200工作于升压模式阶段；并且在工频负半周内的升压模式阶段，控制第二电感LN储能并以反激的方式通过第一电感LP向第一直流输出端输出。具体地：在工频负半周内，控制第一功率开关S1、第二功率开关S2断开，第三功率开关S3、第四功率开关S4同步高频工作；并在第三功率开关S3、第四功率开关S4闭合的时间内，电网交流电源Vg给第二电感LN提供电能，第二电感LN进行储能；在第三功率开关S3、第四功率开关S4断开的时间内，储存在第二电感LN中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的第一等效直流负载R1。
四、升压-升降压工作模式
优选的，控制电路400当确定第一直流电压E1大于第二直流电压E2，并且第一直流电压E1大于电网电压Vg的最大幅值，第二直流电压E2小于电网电压Vg的最大幅值时：
在工频正半周，使第一变流电路100工作于升压模式阶段。并且在工频正半周内的升压模式阶段，控制第一电感LP储能并以反激的方式通过第二电感LN向第二直流输出端输出。具体地：在工频正半周内，控制第三功率开关S3、第四功率开关S4断开，第一功率开关S1、第二功率开关S2同步高频工作；并在第一功率开关S1、第二功率开关S2闭合的时间内，电网交流电源Vg给第一电感LP提供电能，第一电感LP进行储能；在第一功率开关S1、第二功率开关S2断开的时间内，储存在第一电感LP中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的第二等效直流负载R2。
在工频负半周，使第二变流电路200工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段。
上述各种工作模式下，前述提及的“在工频正半周，使第一变流电路100工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段”是指：当第一变流电路100的直流输出电压E1低于电网电压Vg的瞬时值的绝对值时，控制第一变流电路100工作于降压模式；当第一变流电路100的直流输出电压E1高于电网电压Vg的瞬时值的绝对值时，控制第一变流电路100工作于升压模式。前述提及的“在工频负半周内第二变流电路200工作于常规的升压模式阶段和降压模式阶段”是指：当第二变流电路200的直流输出电压E2低于电网电压Vg的瞬时值的绝对值时，控制第二变流电路200工作于降压模式；当第二变流电路的直流输出电压E2高于电网电压Vg的瞬时值的绝对值时，控制第二变流电路200工作于升压模式。
上述各种工作模式下，当检测第一直流电压E1和第二直流电压E2相等时，按照正常的升降压需求对模式进行控制。例如，当两者均小于电网电压Vg时，在正半周内控制第一变流电路100处于降压模式阶段，在负半周内控制第二变流电路200处于降压模式阶段。当两者均大于电网电压Vg时，在正半周内控制第一变流电路100处于升压模式阶段，在负半周内控制第二变流电路200处于升压模式阶段。
本发明实施例中，第一至第四功率开关可以为MOS型场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或集成门极换流晶闸管(IGCT)等。优选的，第一功率开关至第四功率开关为N沟道MOS型场效应管(MOSFET)。通过采用MOS型场效应管作为开关器件，可以进一步降低导通损耗。优选的，第一二极管、第二二极管、第四二极管和第五二极管可以用相应的MOS型场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或集成门极换流晶闸管(IGCT)来代替，以进一步降低导通损耗。优选的，第一二极管D1与第一功率开关S1的物理位置可以互换；第四二极管D4和第三功率开关S3的物理位置可以互换。第一二极管D1与第一功率开关S1的整体，以及第四二极管D4和第三功率开关S3的整体也可由逆阻型绝缘栅双极型晶体管替换，可以进一步减少器件的个数。
上述本发明中工频正半周是指电网电压Vg大于(含等于)零时，工频负半周是指电网电压Vg小于零时。
本发明实施例中，通过将第一电感与第二电感进行耦合，通过检测电路检测获得第一变流电路输出的第一直流电压和第二变流电路输出的第二直流电压以及电网电压和电网输出电流，然后通过控制电路控制第一至第四功率开关的状态，从而可以在各种工况下保障AC/DC变流器的正常运行，尤其可以在第一等效直流负载与第二等效直流负载不相等时使第一变流电路和第二变流电路输出的直流电压保持平衡。本发明的AC/DC变流器相比现有技术而言，由于无需增加额外的直流电压平衡调整电路，而且采用联合接地结构，既降低了成本，又提高了AC/DC变流器的实用性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述AC/DC变流器包括：第一变流电路、第二变流电路、滤波电容、检测电路和控制电路；
所述第一变流电路包括第一功率开关、第一电感、第二功率开关、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一平波电容；所述第一二极管的阳极与变流器的交流输入端连接，第一二极管的阴极与第一功率开关的第一端相连，第一功率开关的第二端分别与第一电感的第一端、第二二极管的阴极相连，第一电感的第二端分别与第三二极管的阳极、第二功率开关的第一端相连，第三二极管的阴极分别与第一平波电容的正极、第一直流输出端相连，第二二极管的阳极分别与第二功率开关的第二端、第一平波电容的负极相连且接地；
所述第二变流电路包括第三功率开关、第二电感、第四功率开关、第四二极管、第五二极管、第六二极管和第二平波电容；所述第四二极管的阴极与变流器的交流输入端连接，第四二极管的阳极与第三功率开关的第二端相连，第三功率开关的第一端分别与第二电感的第二端、第五二极管的阳极相连，第二电感的第一端分别与第六二极管的阴极、第四功率开关的第二端相连，第六二极管的阳极分别与第二平波电容的负极、第二直流输出端相连，第五二极管的阴极分别与第四功率开关的第一端、第二平波电容的正极相连且接地；
所述第一电感与第二电感互相耦合，并且第一电感的第一端与第二电感的第一端为同名端；
所述滤波电容用于对输入第一变流电路和第二变流电路的交流电进行滤波；
所述检测电路用于检测第一变流电路输出的第一直流电压、第二变流电路输出的第二直流电压和电网交流电源的电网电压，并反馈给控制电路；
所述控制电路用于根据所述第一直流电压、第二直流电压和电网电压发送开关控制信号给第一至第四功率开关的受控端；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周内，控制第一变流电路工作在升压模式阶段；在工频负半周内，控制第二变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频负半周内的升压模式阶段，控制第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周内，控制第一变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频正半周内的升压模式阶段，控制第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出；在工频负半周内，控制第二变流电路工作在升压模式阶段；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段，并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频负半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，其中在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源同时向负半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为中度，则在工频负半周内的降压模式阶段与轻度时的控制方式一致，在工频负半周内的升压模式阶段，控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，但在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源不向负半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为重度，则在工频负半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出，且在电网交流电源给第二电感储能阶段，电网交流电源均不向负半周的直流负载提供电能；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段，并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频正半周内的降压模式阶段，控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，其中在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源同时向正半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为中度，则在工频正半周内的降压模式阶段与轻度时的控制方式一致，在工频正半周内的升压模式阶段，控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，但在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源不向正半周的直流负载提供电能；如果负载不平衡度为重度，则在工频正半周内的升压模式阶段和降压模式阶段，均控制电网交流电源给第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出，且在电网交流电源给第一电感储能阶段，电网交流电源均不向正半周的直流负载提供电能；
所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且第一直流电压小于电网电压的最大幅值，第二直流电压大于电网电压的最大幅值时：在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频负半周内的升压模式阶段，控制第二电感储能并以反激的方式通过第一电感向第一直流输出端输出；
所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且第一直流电压大于电网电压的最大幅值，第二直流电压小于电网电压的最大幅值时：在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段，并且在工频正半周内的升压模式阶段中，控制第一电感储能并以反激的方式通过第二电感向第二直流输出端输出。
2.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周内，使第二功率开关高频工作，第一功率开关闭合，第三功率开关、第四功率开关断开；
在工频负半周内，使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；并在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
3.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周内，使第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关、第二功率开关同步高频工作；并在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载；
在工频负半周内，使第三功率开关闭合，第四功率开关高频工作，第一功率开关、第二功率开关断开。
4.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频负半周内的降压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关、第四功率开关断开，第三功率开关高频工作；其中在第三功率开关闭合时间内，电网交流电源给第二电感和负半周的直流负载提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关断开时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载；如果负载不平衡度为中度，则在工频负半周内的降压模式阶段与负载不平衡度为轻度时的控制方式相同；在工频负半周内的升压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；则在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载；如果负载不平衡度为重度，则在工频负半周内的降压和升压模式阶段，均使第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；则在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
5.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且均小于电网电压的最大幅值时：
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；并且如果负载不平衡度为轻度，则在工频正半周内的降压模式阶段，使第二功率开关、第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关高频工作；其中在第一功率开关闭合时间内，电网交流电源给第一电感和正半周的直流负载提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关断开时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载；如果负载不平衡度为中度，则在工频正半周内的降压模式阶段与负载不平衡度为轻度时的控制方式相同；在工频正半周内的升压模式阶段，使第一功率开关、第二功率开关同步高频工作，第三功率开关、第四功率开关断开，则在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载；如果负载不平衡度为重度，则在工频正半周内的降压和升压模式阶段，均使第一功率开关、第二功率开关同步高频工作，第三功率开关、第四功率开关断开，则在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。
6.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压小于第二直流电压，并且第一直流电压小于电网电压的最大幅值，第二直流电压大于电网电压的最大幅值时：
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频负半周内的升压模式阶段，第一功率开关、第二功率开关断开，第三功率开关、第四功率开关同步高频工作；并在第三功率开关、第四功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第二电感提供电能，第二电感进行储能；在第三功率开关、第四功率开关断开的时间内，储存在第二电感中的能量自动通过反激的方式提供给正半周的直流负载。
7.根据权利要求1所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于，所述控制电路当确定第一直流电压大于第二直流电压，并且第一直流电压大于电网电压的最大幅值，第二直流电压小于电网电压的最大幅值时：
在工频负半周，控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段；
在工频正半周，控制第一变流电路工作于升压模式阶段；并且在工频正半周内的升压模式阶段，使第三功率开关、第四功率开关断开，第一功率开关、第二功率开关同步高频工作；并在第一功率开关、第二功率开关闭合的时间内，电网交流电源给第一电感提供电能，第一电感进行储能；在第一功率开关、第二功率开关断开的时间内，储存在第一电感中的能量自动通过反激的方式提供给负半周的直流负载。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于：
在工频正半周内控制第一变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段具体为：当第一变流电路的直流输出电压低于电网电压的瞬时值的绝对值时，控制第一变流电路工作于降压模式；当第一变流电路的直流输出电压高于电网电压的瞬时值的绝对值时，控制第一变流电路工作于升压模式；
在工频负半周内控制第二变流电路工作于升压模式阶段和降压模式阶段具体为：当第二变流电路的直流输出电压低于电网电压的瞬时值的绝对值时，控制第二变流电路工作于降压模式；当第二变流电路的直流输出电压高于电网电压的瞬时值的绝对值时，控制第二变流电路工作于升压模式。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于：所述AC/DC变流器还包括连接在电网交流电源与交流输入端之间的第三电感。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的具有自动均衡直流输出电压功能的AC/DC变流器，其特征在于：
所述第一功率开关至第四功率开关为MOS型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或集成门极换流晶闸管；和/或所述第一二极管、第二二极管、第四二极管和第五二极管由MOS型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或集成门极换流晶闸管替代；和/或所述第一二极管与第一功率开关的整体，和/或，第四二极管和第三功率开关的整体，由逆阻型绝缘栅双极型晶体管替换。
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