新能源与高效节能

本发明公开一种半波交替AC‑AC换流器拓扑及其控制方法，涉及供电电力系统技术领域，包括三个结构相同相单元电路，每个相单元电路包括结构对称的输入侧变换器和输出侧变换器，且分别连接不同频率的交流系统；其中半波整形开关组包括正极端、负极端和交流输出端，变频半波生成模块的一端连接正极端，通过滤波电感连接另一侧的正极端，另一端通过负极端连接另一侧的负极端，两端通过交流输出端连接交流系统；变频半波生成模块输出阶梯正弦半波，半波整形开关组对阶梯正弦半波进行平移和翻转操作后得到整形半波，基于周期内的整形半波得到交流侧相电压正弦波。实现两侧交流系统的频率隔离，实现完整的交流侧相电压正弦波的输出。

提升电能转换效率：该半波交替AC-AC换流器拓扑能够实现高效的电能转换，减少能量损耗，显著提高电力系统的能量利用效率，适用于多种电能转换场景。

优化电力系统性能：通过精确控制，该方法能够减少换流过程中的谐波和电压波动，优化电力系统的动态性能，提高电网的稳定性和可靠性。

本发明提出一种半波交替AC‑AC换流器拓扑及其控制方法，每个相单元电路的两端分别连接不同工作频率的交流系统，且在两个交流系统之间通过滤波电感互联，实现两侧交流系统的频率隔离，避免两侧交流系统的功率直接在桥臂中耦合，以实现不同工作频率的交流系统的功率弱耦合；同样通过滤波电感的频率隔离，每个变频半波生成模块的功率频率单一，仅为该侧交流系统的频率，子模块电容电流和纹波电压成分相较于现有M3C的数学关系简单，极大降低均压控制难度。

本发明提出一种半波交替AC‑AC换流器拓扑及其控制方法，每个相单元电路内部分为结构对称的输入侧变换器和输出侧变换器，用于分别承担对应输入侧和输出侧的交流系统的能量，故每个相单元电路的输入侧变换器和输出侧变换器仅需工作在所连接的交流系统的对应频率下，将对应频率下的交流功率整形为含有脉动纹波的直流功率，仅需实现各自对应侧交流系统的电压输出即可。

本发明提出一种半波交替AC‑AC换流器拓扑及其控制方法，引入半波整形开关组，由变频半波生成模块输出阶梯正弦半波，经半波整形开关组的整形操作后，可实现完整的交流侧相电压正弦波的输出；因此，相较于现有M3C每个桥臂中级联子模块需输出两侧交流系统相电压峰值叠加电压，本发明的变频半波生成模块仅需输出一侧交流系统相电压的半波形式，极大减少子模块的数量，实现交‑交换流器的轻量化设计。

本发明提出一种半波交替AC‑AC换流器拓扑及其控制方法，通过控制输入侧变换器和输出侧变换器中半波整形开关组的通断状态，将对应侧交流系统的三相交流相电流整形为含有脉动纹波的直流电流，并经公共直流端的滤波电感滤波后，实现两侧交流系统的频率隔离；虽然变频半波生成模块组会存在差异较小的电容电压波动，但由于半波整形开关组的交替导通，拓扑内部不存在变频半波生成模块组之间的电流流通通路，故而不会有环流产生。