CN208890680U - 一种单级式隔离型双向ac-dc变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单级式隔离型双向AC‑DC变换器，包括：三个交流侧电感、三个交流侧电容、三相全桥、三个双向开关、正母线单相全桥、负母线单相全桥、两个隔离变压器、整流/逆变单相全桥、直流侧滤波电感和直流侧滤波电容。本实用新型实现了降压类型的整流模式，避免了以往boost整流模式的启动冲击问题，同时解决现有技术中三相双向AC/DC变换器将三相380V交流电压变换为低压直流电压或者低压直流电压变换为三相380V交流电压时必须采用两级结构的问题，并且仅用单级功率变换电路实现了电气隔离。

Description

一种单级式隔离型双向AC-DC变换器

技术领域

本发明涉及AC/DC双向变换器技术领域，尤其是一种单级式隔离型双向AC-DC变换器。

背景技术

以新能源为核心的直流微网作为新兴的供电形式，其研究和应用仍处于快速发展阶段，尚有诸多问题需要解决。直流微网是电力电子技术、信息电子技术与电力系统融合的产物，涉及变流装置、运行控制、故障保护、电源规划、系统架构和通信协议等多个研究领域。其中，直流微电网与交流电网的接口AC/DC变换器作为连接两种网络的纽带，负责调控整个微电网的能量平衡，是直流微网研究的重点之一。在大功率场合，通常考虑采用三相双向AC/DC变换器，它是保证微网正常运行的关键变换器。

三相双向AC/DC根据是否具有直流侧电感可以分为两大类：电流源型和电压源性AC/DC变换器；根据是否存在高频隔离变压器又可以分为隔离型和非隔离型。

由三相桥式电路构成的非隔离三相电压源型AC/DC变换器，在整流工作时直流侧呈升压特性，三相380V交流电压经其变换后直流电压通常达600～800V，通常需要通过隔离变压器或者在后级加DC/DC变换器进行降压后才能接到低压直流母线上。此外，电压源型AC/DC变换器的整流模式是升压(boost)类型，存在启动冲击问题，需要在功率传输路径中加入启动限流措施，影响变换器效率和功率密度，同时，升压型电路在空载或轻载工作时，系统的闭环控制也存在较大的难度，难以兼顾控制的稳定性和快速动态响应特性。

隔离型AC/DC变换器通常需要两级式结构，一种是在前级加入工频隔离变压器，这会导致变换器整体体积重量大、成本高；另一种是在后级加入高频隔离双向DC/DC变换器，但是两级式功率变换对系统效率有很大的负面影响，并且现有的高频隔离双向DC/DC变换器宽电压变化范围条件下的特性较差，这种变换器难以适应宽输入输出电压变化的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种单级式隔离型双向AC-DC变换器，实现了降压类型的整流模式，避免了以往boost整流模式的启动冲击问题，同时解决现有技术中三相双向AC/DC变换器将三相380V交流电压变换为低压直流电压或者低压直流电压变换为三相380V交流电压时必须采用两级结构的问题，并且仅用单级功率变换电路实现了电气隔离。

为解决上述技术问题，本发明提供一种单级式隔离型双向AC-DC变换器，包括：三个交流侧电感、三个交流侧电容、三相全桥、三个双向开关、正母线单相全桥、负母线单相全桥、两个隔离变压器、整流/逆变单相全桥、直流侧滤波电感和直流侧滤波电容；三个交流侧电感一端分别连接到三相交流电源输入，另一端分别连接到三个交流侧电容，三个交流侧电容采用星形连接，三相全桥的三个桥臂中点分别连接到三个双向开关，三个双向开关的另一端同时连接到一个相同的节点Y，三相全桥的正直流母线节点p与节点Y分别连接到正母线单相全桥的公共输入侧，同时节点Y与三相全桥的负直流母线节点n分别连接到负母线单相全桥的公共输入侧，正母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T1的原边，负母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T2的原边，隔离变压器T1和T2的副边按照同名端顺向串联，变压器串联后的输出端连接到整流/逆变单相全桥的两组桥臂中点，整流/逆变单相全桥的一个公共输出端口连接直流侧滤波电感，直流侧滤波电感的另一端为变换器的正直流母线接口，母线接口同时与直流侧滤波电容的一端连接，直流侧滤波电容的另一端为变换器的负直流母线接口，负直流母线接口同时还与整流/逆变单相全桥的另一个公共输出端口相连。

优选的，三相全桥由六个开关管组成，第一开关管S_a+的发射极与第二开关管S_a-的集电极相连作为一个桥臂，第三开关管S_b+的发射极与第四开关管S_b-的集电极相连作为一个桥臂，第五开关管S_c+的发射极与第六开关管S_c-的集电极相连作为一个桥臂，第一开关管S_a+、第三开关管S_b+、第五开关管S_c+的集电极相连作为三相全桥的正直流母线节点p，第二开关管S_a-、第四开关管S_b-、第六开关管S_c-的发射极相连作为三相全桥的负直流母线节点n。

优选的，三个双向开关由六个开关管组成，第七开关管S_ya+的发射极与第八开关管S_ya-的发射极相连组成一个双向开关，第九开关管S_yb+的发射极与第十开关管S_yb-的发射极相连组成一个双向开关，第十一开关管S_yc+的发射极与第十二开关管S_yc-的发射极相连组成一个双向开关。

优选的，正母线单相全桥由四个开关管组成，第十三开关管S_p1的发射极与第十四开关管S_p2的集电极相连作为一个桥臂，第十五开关管S_p3的发射极与第十六开关管S_p4的集电极相连作为一个桥臂，第十三开关管S_p1的集电极与第十五开关管S_p3的集电极相连作为正母线单相全桥的正直流节点与三相全桥的正直流母线节点p相连，第十四开关管S_p2的发射极与第十六开关管S_p4的发射极相连作为正母线单相全桥的负直流节点与双向开关的公共节点Y相连。

优选的，负母线单相全桥由四个开关管组成，第十七开关管S_n1的发射极与第十八开关管S_n2的集电极相连作为一个桥臂，第十九开关管S_n3的发射极与第二十开关管S_n4的集电极相连作为一个桥臂，第十七开关管S_n1的集电极与第十九开关管S_n3的集电极相连作为负母线单相全桥的正直流节点与双向开关的公共节点Y相连，第十八开关管S_n2的发射极与第二十开关管S_n4的发射极相连作为负母线单相全桥的负直流节点与三相全桥的负直流母线节点n相连。

优选的，整流/逆变单相全桥由四个开关管组成，第二十一开关管S_d1的发射极与第二十二开关管S_d2的集电极相连作为一个桥臂，第二十三开关管S_d3的发射极与第二十四开关管S_d4的集电极相连作为一个桥臂，第二十一开关管S_d1的集电极与第二十三开关管S_d3的集电极相连作为整流/逆变单相全桥的正直流侧节点与直流滤波电感相连，第二十二开关管S_d2的发射极与第二十四开关管S_d4的发射极相连作为整流/逆变单相全桥的负直流侧节点与直流滤波电容相连。

优选的，开关管均由一个单向开关管和一个二极管并联组成，并联时单向开关管的发射极与二极管的阳极相连，单向开关管的集电极与二极管的阴极相连。

优选的，开关管为绝缘栅双极性晶体管或绝缘栅场效应晶体管或其他类型的全控型电力电子开关。

优选的，二极管为IGBT的反并二极管或者MOSFET的寄生二极管。

优选的，采用低频扇区开关选择以及高频全桥移相相结合的组合控制，低频扇区开关将三相交流侧电压与电流分为六个扇区进行控制，通过直流侧电压外环与直流侧电流内环产生调制比，并根据当前直流侧电流与交流侧电压以及相位信息产生三个单相全桥的高频控制移相角，保证直流侧电压输出，以及交流侧电流的正弦度以及功率因数控制。

本发明的有益效果为：本发明的单级式隔离型三相双向AC/DC变换器中的隔离变压器具有调节输出电压值和电气隔离功能；双向AC/DC变换器通过控制可以分别实现整流模式以及逆变模式；当单级式隔离型三相双向AC/DC变换器工作在整流模式时，输入的三相380V交流电压通过三相全桥以及三组双向开关为正负母线单相全桥分别提供一个低频周期变化的脉动直流电压，正负母线单相全桥通过调整合适移相角，分别将各自低频周期变化的脉动直流电压输入斩波，并通过副边变压器串联叠加成在一个开关周期内平均绝对值不变的正负交替变换的电压，最后通过整流/逆变单相全桥以及直流侧LC滤波得到稳定的低压直流电压；当单级式隔离型三相双向AC/DC变换器工作在逆变模式时，整流/逆变单相全桥先将低压直流电压通过直流电感升压至一个周期平均绝对值大于直流侧电压的正负交替变换的电压，正负母线单相全桥通过斩波直流电压，在各自直流侧形成低频周期变化的脉动直流电压，最后通过三相全桥以及三个双向开关低频选择组合形成三相交流电压；本发明采用电流源型AC/DC结构，实现了buck型的整流模式，避免了以往boost整流模式的启动冲击问题，同时解决现有技术中三相双向AC/DC变换器将三相380V交流电压变换为低压直流电压或者低压直流电压变换为三相380V交流电压时必须采用两级结构的问题，同时实现电气隔离；此外，本发明还具有网侧电流正弦度好、网侧功率因数高、电能双向传输高效、直流输出适应范围宽的特点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电路结构示意图。

图2为本发明实施例中的控制框图。

图3为本发明交流侧电压的扇区划分示意图。

图4为本发明通过扇区选择结构后的关键支路与节点的电压与电流波形示意图。

图5为本发明扇区1中的三个移相全桥的移相角关系示意图。

图6为本发明的单向变换(整流)时的功率电路实施方案1电路图。

图7为本发明的单向变换(整流)时的功率电路实施实施2电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种单级式隔离型双向AC-DC变换器，包括：三个交流侧电感、三个交流侧电容、三相全桥、三个双向开关、正母线单相全桥、负母线单相全桥、两个隔离变压器、整流/逆变单相全桥、直流侧滤波电感和直流侧滤波电容；三个交流侧电感一端分别连接到三相交流电源输入，另一端分别连接到三个交流侧电容，三个交流侧电容采用星形连接，三相全桥的三个桥臂中点分别连接到三个双向开关，三个双向开关的另一端同时连接到一个相同的节点Y，三相全桥的正直流母线节点p与节点Y分别连接到正母线单相全桥的公共输入侧，同时节点Y与三相全桥的负直流母线节点n分别连接到负母线单相全桥的公共输入侧，正母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T1的原边，负母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T2的原边，隔离变压器T1和T2的副边按照同名端顺向串联，变压器串联后的输出端连接到整流/逆变单相全桥的两组桥臂中点，整流/逆变单相全桥的一个公共输出端口连接直流侧滤波电感，直流侧滤波电感的另一端为变换器的正直流母线接口，母线接口同时与直流侧滤波电容的一端连接，直流侧滤波电容的另一端为变换器的负直流母线接口，负直流母线接口同时还与整流/逆变单相全桥的另一个公共输出端口相连。

图1为单级式隔离型三相双向AC/DC变换器的电路基本结构示意图，由三个交流侧电感、三个交流侧电容、三相全桥、三个双向开关、正母线单相全桥、负母线单相全桥、两个隔离变压器、整流/逆变单相全桥、直流侧滤波电感和直流侧滤波电容组成。图1中的S_a+、S_a-、S_b+、S_b-、S_c+、S_c-、S_ya+、S_ya-、S_yb+、S_yb-、S_yc+、S_yc-、S_p1、S_p2、S_p3、S_p4、S_n1、S_n2、S_n3、S_n4、S_d1、S_d2、S_d3、S_d4为开关管。每一个开关管均是由一个单向开关管与一个二极管并联而成，并联时单向开关管的发射极与二极管的阳极相连，集电极与二极管的管的阴极相连。并联的二极管可以是IGBT的反并二极管，也可以是MOSFET的寄生二极管。当开关频率较低时，采用普通的整流二极管；当开关频率较高时，采用快速恢复二极管或者肖特基二极管。

三相全桥的组成为：第一开关管S_a+的发射极与第二开关管S_a-的集电极相连作为一个桥臂，第三开关管S_b+的发射极与第四开关管S_b-的集电极相连作为一个桥臂，第五开关管S_c+的发射极与第六开关管S_c-的集电极相连作为一个桥臂，第一开关管S_a+、第三开关管S_b+、第五开关管S_c+的集电极相连作为三相全桥的正直流母线节点p，第二开关管S_a-、第四开关管S_b-、第六开关管S_c-的发射极相连作为三相全桥的负直流母线节点n。

三个双向开关的组成为：第七开关管S_ya+的发射极与第八开关管S_ya-的发射极相连组成一个双向开关，第九开关管S_yb+的发射极与第十开关管S_yb-的发射极相连组成一个双向开关，第十一开关管S_yc+的发射极与第十二开关管S_yc-的发射极相连组成一个双向开关。

三个交流侧电感一端分别连接到三相交流电源输入，另一端分别连接到三个交流侧电容、三相全桥的三个桥臂中点以及三个双向开关，三个双向开关的另一端同时连接到一个相同的节点Y，三个交流侧电容没有与电感连接的那一端共同连到同一节点。

正母线单相全桥的组成为：第十三开关管S_p1的发射极与第十四开关管S_p2的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到变压器T1的同名端。第十五开关管S_p3的发射极与第十六开关管S_p4的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到变压器T1的异名端。第十三开关管S_p1的集电极与第十五开关管S_p3的集电极相连作为正母线单相全桥的正直流节点与三相全桥的正直流母线节点p相连。第十四开关管S_p2的发射极与第十六开关管S_p4的发射极相连作为正母线单相全桥的负直流节点与双向开关的公共节点Y相连。

负母线单相全桥的组成为：第十七开关管S_n1的发射极与第十八开关管S_n2的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到变压器T2的同名端。第十九开关管S_n3的发射极与第二十开关管S_n4的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到变压器T2的异名端。第十七开关管S_n1的集电极与第十九开关管S_n3的集电极相连作为负母线单相全桥的正直流节点与双向开关的公共节点Y相连。第十八开关管S_n2的发射极与第二十开关管S_n4的发射极相连作为负母线单相全桥的负直流节点与三相全桥的负直流母线节点n相连。

两个隔离变压器T1的异名端与T2的同名端相联，形成顺向串联，串联后形成两个输出端口。

整流/逆变单相全桥的组成为：第二十一开关管S_d1的发射极与第二十二开关管S_d2的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到隔离变压器T1的同名端。第二十三开关管S_d3的发射极与第二十四开关管S_d4的集电极相连作为一个桥臂，桥臂中点连接到隔离变压器T2的异名端。第二十一开关管S_d1的集电极与第二十三开关管S_d3的集电极相连作为整流/逆变单相全桥的正直流侧节点与直流滤波电感相连，第二十二开关管S_d2的发射极与第二十四开关管S_d4的发射极相连作为整流/逆变单相全桥的负直流侧节点与直流滤波电容相连，作为输出直流负极端口。直流滤波电感的另一端与直流滤波电容相连作为输出直流正极端口。直流侧滤波电容可接负载(整流模式)，也可以接直流电压源(逆变模式)。

下面将以图1中的单级式隔离型三相双向AC/DC变换器为例，结合图2-5阐述变换器的工作原理。分析之前，有如下假设：1)所有开关管与二极管为理想器件；2)所有电感、电容、变压器为理想元件；3)电网的三相对称理想电网；4)直流侧滤波电感足够大，可视为理想电流源，i_dc为直流侧电流；5)直流侧滤波电容足够大，可视为理想电压源，U_dc为直流侧电压。整流工作时，变换器交流侧为输入侧，接三相交流电压源，直流为输出侧，接负载。逆变时，变换器直流侧为输入侧，接直流电压源，交流侧为输出侧，接负载或者三相交流电压源。控制框图如图2所示，分为低频扇区选择控制以及可以实现软开关的高频全桥移相控制，高频移相控制移相角度的产生采用直流电压外环，直流电流内环的双调节器结构对三组移相全桥进行移相控制。直流外环的作用是维持直流母线电压稳定，直流电流内环的作用是快速跟踪负载变化，并可以限制输出功率。

图3给出了本发明中对三相电压的扇区划分示意，假设0角度时刻A相正弦电压u_a为最大值，π角度时刻A相正弦电压u_a为最小值。B相电压滞后A相电压2π/3，C相电压滞后B相电压2π/3。设定0-π/3为扇区1，后面以此类推。

三相全桥与三个双向开关为扇区选择开关，只在扇区切换时发生动作，各个扇区切换时开关管的开关状态如下表所示，其中1代表开通，0代表关断。当工作在整流模式时，第一开关管S_a+、第二开关管S_a-、第三开关管S_b+、第四开关管S_b-、第五开关管S_c+、第六开关管S_c-的导通器件为反并连二极管，会随扇区切换自动切换，不需要驱动信号。当工作在逆变模式时，需要按照表中的导通顺序进行低频切换。双向开关S_ya+、S_ya-、S_yb+、S_yb-、S_yc+、S_yc-无论哪种模式都需要主动进行低频切换。

	S<sub>a+</sub>	S<sub>a-</sub>	S<sub>b+</sub>	S<sub>b-</sub>	S<sub>c+</sub>	S<sub>c-</sub>	S<sub>ya+</sub>(S<sub>ya-</sub>)	S<sub>yb+</sub>(S<sub>yb-</sub>)	S<sub>yc+</sub>(S<sub>yc-</sub>)
										扇区1	1	0	0	0	0	1	0	1	0
扇区2	0	0	1	0	0	1	1	0	0
										扇区3	0	1	1	0	0	0	0	0	1
扇区4	0	1	0	0	1	0	0	1	0
										扇区5	0	0	0	1	1	0	1	0	0
扇区6	1	0	0	1	0	0	0	0	1

当低频扇区开关动作时，节点p与节点Y之间的电压U_py，以及节点Y与节点n之间的电压U_yn也在低频脉动周期变化，变换周期三倍工频周期。以整流模式为例，当控制正母线电流i_p，负母线电流i_n，以及电流差i_Y也按照图4中所示的低频脉动变化时可以实现变换器交流电流正弦度以及单位功率因数。下面将以扇区1为例，具体介绍三个高频全桥移相角的生成。如图5所示，假设θ_p为正母线全桥两组桥臂之间的移相角，θ_n为负母线全桥两组桥臂之间的移相角，θ_D为整流逆变全桥两组桥臂之间的移相角，由于直流侧的直流电感可以视为恒定直流源，当三个移相角之间的角度差为0，正母线全桥的输入电流i_p可以视作对直流电流i_dc的斩波电流，类似负母线全桥的输出电流i_n可以视作对直流电流i_dc的斩波电流。

在扇区1中，电流i_p基波为A相电流，电流i_n基波为C相电流，电流i_Y基波为B相电流，根据平均值等效原理，任意开关周期的平均电流i_p可以表示为：

其在k为隔离变压器变比。同理有

当任意时刻的电流i_p以及i_n的周期平均值与交流侧电流顺时值相等时，即实现交流电流正弦度与单位功率因数控制，因此，在扇区1中三个移相角的表达式为：

其他五个扇区可以按照此方法类推。需要注意的是，整流工作时，逆变整流全桥四个开关管S_d1、S_d2、S_d3、S_d4无需主动驱动开通，只需要反并联体二极管导通即可实现要求的移相角度。

当单级式隔离型三相双向AC/DC变换器工作在逆变模式时，相电压与相电流反相位，上述控制原理依然适用。

Claims (10)

1.一种单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，包括：三个交流侧电感、三个交流侧电容、三相全桥、三个双向开关、正母线单相全桥、负母线单相全桥、两个隔离变压器、整流/逆变单相全桥、直流侧滤波电感和直流侧滤波电容；三个交流侧电感一端分别连接到三相交流电源输入，另一端分别连接到三个交流侧电容，三个交流侧电容采用星形连接，三相全桥的三个桥臂中点分别连接到三个双向开关，三个双向开关的另一端同时连接到一个相同的节点Y，三相全桥的正直流母线节点p与节点Y分别连接到正母线单相全桥的公共输入侧，同时节点Y与三相全桥的负直流母线节点n分别连接到负母线单相全桥的公共输入侧，正母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T1的原边，负母线单相全桥的两组桥臂中点输出连接到隔离变压器T2的原边，隔离变压器T1和T2的副边按照同名端顺向串联，变压器串联后的输出端连接到整流/逆变单相全桥的两组桥臂中点，整流/逆变单相全桥的一个公共输出端口连接直流侧滤波电感，直流侧滤波电感的另一端为变换器的正直流母线接口，母线接口同时与直流侧滤波电容的一端连接，直流侧滤波电容的另一端为变换器的负直流母线接口，负直流母线接口同时还与整流/逆变单相全桥的另一个公共输出端口相连。

2.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，三相全桥由六个开关管组成，第一开关管S_a+的发射极与第二开关管S_a-的集电极相连作为一个桥臂，第三开关管S_b+的发射极与第四开关管S_b-的集电极相连作为一个桥臂，第五开关管S_c+的发射极与第六开关管S_c-的集电极相连作为一个桥臂，第一开关管S_a+、第三开关管S_b+、第五开关管S_c+的集电极相连作为三相全桥的正直流母线节点p，第二开关管S_a-、第四开关管S_b-、第六开关管S_c-的发射极相连作为三相全桥的负直流母线节点n。

3.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，三个双向开关由六个开关管组成，第七开关管S_ya+的发射极与第八开关管S_ya-的发射极相连组成一个双向开关，第九开关管S_yb+的发射极与第十开关管S_yb-的发射极相连组成一个双向开关，第十一开关管S_yc+的发射极与第十二开关管S_yc-的发射极相连组成一个双向开关。

4.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，正母线单相全桥由四个开关管组成，第十三开关管S_p1的发射极与第十四开关管S_p2的集电极相连作为一个桥臂，第十五开关管S_p3的发射极与第十六开关管S_p4的集电极相连作为一个桥臂，第十三开关管S_p1的集电极与第十五开关管S_p3的集电极相连作为正母线单相全桥的正直流节点与三相全桥的正直流母线节点p相连，第十四开关管S_p2的发射极与第十六开关管S_p4的发射极相连作为正母线单相全桥的负直流节点与双向开关的公共节点Y相连。

5.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，负母线单相全桥由四个开关管组成，第十七开关管S_n1的发射极与第十八开关管S_n2的集电极相连作为一个桥臂，第十九开关管S_n3的发射极与第二十开关管S_n4的集电极相连作为一个桥臂，第十七开关管S_n1的集电极与第十九开关管S_n3的集电极相连作为负母线单相全桥的正直流节点与双向开关的公共节点Y相连，第十八开关管S_n2的发射极与第二十开关管S_n4的发射极相连作为负母线单相全桥的负直流节点与三相全桥的负直流母线节点n相连。

6.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，整流/逆变单相全桥由四个开关管组成，第二十一开关管S_d1的发射极与第二十二开关管S_d2的集电极相连作为一个桥臂，第二十三开关管S_d3的发射极与第二十四开关管S_d4的集电极相连作为一个桥臂，第二十一开关管S_d1的集电极与第二十三开关管S_d3的集电极相连作为整流/逆变单相全桥的正直流侧节点与直流滤波电感相连，第二十二开关管S_d2的发射极与第二十四开关管S_d4的发射极相连作为整流/逆变单相全桥的负直流侧节点与直流滤波电容相连。

7.如权利要求2-6任一项所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，开关管均由一个单向开关管和一个二极管并联组成，并联时单向开关管的发射极与二极管的阳极相连，单向开关管的集电极与二极管的阴极相连。

8.如权利要求2-6任一项所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，开关管为绝缘栅双极性晶体管或绝缘栅场效应晶体管或其他类型的全控型电力电子开关。

9.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，二极管为IGBT的反并二极管或者MOSFET的寄生二极管。

10.如权利要求1所述的单级式隔离型双向AC-DC变换器，其特征在于，采用低频扇区开关选择以及高频全桥移相相结合的组合控制，低频扇区开关将三相交流侧电压与电流分为六个扇区进行控制，通过直流侧电压外环与直流侧电流内环产生调制比，并根据当前直流侧电流与交流侧电压以及相位信息产生三个单相全桥的高频控制移相角，保证直流侧电压输出，以及交流侧电流的正弦度以及功率因数控制。