CN114094867A - 一种分形功率变换器及其构造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分形功率变换器及其构造方法，该分形变换器构造方法，包括：将非对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的非对称半桥子模块自身替代至少两次得到，将对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的对称半桥子模块自身替代至少两次得到，将H桥子模块的开关和/或储能元件由相同的H桥子模块自身替代至少两次得到。与传统的高电压、大电流功率变换器相比，本发明可输出任意高电压、大电流波形；***模块化，结构简单具有延展性，且模块间可均匀分配电压和电流；控制方法简单，容易标准化；允许多端口并行输出。

Description

一种分形功率变换器及其构造方法
技术领域
本发明属于电力电子方向功率变换器技术领域，具体涉及一种分形功率变换器及其构造方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
大功率风光储新能源并网发电***，高压交流/直流输电，中压电力拖动，中高压电能质量净化装置，固态变压器，电动汽车充电桩，功率放大器，脉冲等离子体电源，特种医疗设备电源、电磁炮电源等应用需要极短时间内产生高电压、大电流、高功率、形状任意可控的电压/电流波形。
现有的多电平变换器，如级联桥变换器和模块化多电平变换器，模块间可通过串联均压，但无法均匀分配电流；现有的多并联变换器，如并联光伏逆变器组，模块间可通过并联均流，但无法承担高电压；现有的高电压、大电流电源多采用电感电容谐振产生所需频率的电压/电流波形，但波形质量与电路参数，如串联电阻等，密切相关且不能任意控制，能量无法回收利用，导致***成本、体积和损耗较大。
此外，现有的高电压、大电流功率变换器针对具体应用而设计，***整体电路非模块化，不具有模块化***的易延展性；其控制器设计取决于***功率等级，难以通用和标准化；***通常仅具有单一输出端口，无多端口并行输出功能。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种分形功率变换器及其构造方法。本发明利用分形理论提供了一种分形变换器构造方法，并基于所提方法和3种常用子模块(包括非对称半桥子模块、对称半桥子模块和H桥子模块)提供了共9种分形变换器。与传统的高电压、大电流功率变换器相比，本发明可输出任意高电压、大电流波形；***模块化，结构简单具有延展性，且模块间可均匀分配电压和电流；控制方法简单，容易标准化；允许多端口并行输出。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
第一个方面，本发明提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将非对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的非对称半桥子模块自身替代至少两次得到。
第二个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第一个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的开关由非对称半桥子模块替代构成；
包括：至少四个非对称半桥子模块、至少三个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口与第二非对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件，第三非对称半桥子模块的第一端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件，第一非对称半桥子模块的第二端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第二端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第一端口；
所述第一输出端为第二非对称半桥子模块的第二端口，所述第二输出端为第四非对称半桥子模块的第二端口。
第三个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第一个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少一个非对称半桥子模块、至少四个开关和至少两个输出端；
其中，非对称半桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，第一开关的第二端口分别连接第二开关的第一端口、第三开关的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口、第二开关的第二端口均连接非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第三开关的第二端口，第二输出端为第四开关的第二端口。
第四个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第一个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少九次将非对称半桥子模块的开关和储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少九个非对称半桥子模块和至少两个输出端；
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第一端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第一非对称半桥子模块的第二端口；
第四非对称半桥子模块的第一端口连接第五非对称半桥子模块的第一端口，第五非对称半桥子模块的第二端口连接第六非对称半桥子模块的第一端口，第六非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第二端口；
第七非对称半桥子模块的第一端口连接第八非对称半桥子模块的第一端口，第八非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第一端口，第九非对称半桥子模块的第二端口连接第七非对称半桥子模块的第二端口；
第二非对称半桥子模块的第二端口连接第五非对称半桥子模块的第二端口；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第二端口；
第六非对称半桥子模块的第二端口连接第八非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第六非对称半桥子模块的第二端口，第二输出端为第九非对称半桥子模块的第二端口。
第五个方面，本发明提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的对称半桥子模块自身替代至少两次得到。
第六个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第五个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块、至少六个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第一端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件，第二对称半桥子模块的第二端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件，第二对称半桥子模块的第一端口依次连接第五储能元件、第六储能元件、第三储能元件后与第三对称半桥子模块的第一端口连接，第三对称半桥子模块的第一端口依次连接第三储能元件、第四储能元件后与第四对称半桥子模块的第二端口连接；第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一输出端为第三对称半桥子模块的第二端口，第二输出端位于第五储能元件与第六储能元件之间。
第七个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第五个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块、至少六个开关和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口；第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一对称半桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，第一开关的第二端口分别连接第二开关的第一端口、第五开关的第一端口，第二开关的第二端口连接第二对称半桥子模块的第二端口，第五开关的第二端口连接第六开关的第一端口，第六开关的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第三开关的第一端口连接第三对称半桥子模块的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口连接第四对称半桥子模块的第二端口；第一对称半桥子模块的第二端口连接第三开关的第二端口；
第一输出端为第五储能元件的第二端口，第二输出端为第一对称半桥子模块的第二端口。
第八个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第五个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关和储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少十六个对称半桥子模块102和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第一端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第四对称半桥子模块的第二端口连接第三对称半桥子模块的第二端口，第三对称半桥子模块的第一端口连接第一对称半桥子模块的第二端口；
第五对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第一端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第八对称半桥子模块的第一端口，第八对称半桥子模块的第二端口连接第七对称半桥子模块的第二端口，第七对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第二端口；
第九对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第一端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十二对称半桥子模块的第一端口，第十二对称半桥子模块的第二端口连接第十一对称半桥子模块的第二端口，第十一对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第二端口；
第十三对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第一端口，第十四对称半桥子模块的第二端口连接第十六对称半桥子模块的第一端口，第十六对称半桥子模块的第二端口连接第十五对称半桥子模块的第二端口，第十五对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口；
第一对称半桥子模块的第二端口连接第九对称半桥子模块的第二端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第五对称半桥子模块的第二端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十三对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第六对称半桥子模块的第二端口，第二输出端为第一对称半桥子模块的第二端口。
第九个方面，本发明提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将H桥子模块的开关和/或储能元件由相同的H桥子模块自身替代至少两次得到。
第十个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第九个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关由H桥子模块替代构成；
包括至少十六个H桥子模块、至少五个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一H桥子模块的第一端口连接第二H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第三H桥子模块的第一端口，第三H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；第一H桥子模块的第一端口与第四H桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件；
第五H桥子模块的第一端口连接第六H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第八H桥子模块的第一端口，第八H桥子模块的第二端口连接第七H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口；第五H桥子模块的第一端口与第八H桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件；
第九H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第一端口，第十一H桥子模块的第二端口连接第九H桥子模块的第二端口；第九H桥子模块的第一端口与第十二H桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件；
第十三H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第十六H桥子模块的第一端口，第十六H桥子模块的第二端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口连接第十三H桥子模块的第二端口；第十三H桥子模块的第一端口与第十六H桥子模块的第二端口之间设有第四储能元件；
第一H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第九H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第十三H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第一端口；
第二H桥子模块的第一端口与第十五H桥子模块的第二端口之间设有第五储能元件；
第一输出端为第一H桥子模块的第二端口，第二输出端为第十H桥子模块的第一端口。
第十一个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第九个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少一个H桥子模块、至少八个开关和至少两个输出端；
其中，第一开关的第一端口连接第三开关的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口连接第二开关的第二端口，第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
H桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，H桥子模块的第二端口连接第四开关的第二端口；
第五开关的第一端口连接第七开关的第一端口，第七开关的第二端口连接第八开关的第一端口，第八开关的第二端口连接第六开关的第二端口，第六开关的第一端口连接第五开关的第二端口；
第五开关的第一端口连接第一开关的第二端口，第四开关的第一端口连接第八开关的第二端口；
第一输出端为第五开关的第二端口，第二输出端为第七开关的第二端口。
第十二个方面，本发明提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，采用第九个方面所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关和储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少二十五个H桥子模块和至少四个输出端；
其中，第一H桥子模块的第一端口分别连接第二H桥子模块的第二端口、第三H桥子模块的第一端口，第二H桥子模块的第一端口连接第五H桥子模块的第一端口，第五H桥子模块的第二端口分别连接第三H桥子模块的第二端口、第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；
第六H桥子模块的第一端口分别连接第七H桥子模块的第二端口、第八H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第一端口，第十H桥子模块的第二端口分别连接第八H桥子模块的第二端口、第九H桥子模块的第一端口，第九H桥子模块的第二端口连接第六H桥子模块的第二端口；
第十一H桥子模块的第一端口分别连接第十二H桥子模块的第二端口、第十三H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第一端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口分别连接第十三H桥子模块的第二端口、第十四H桥子模块的第一端口，第十四H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第二端口；
第十六H桥子模块的第一端口分别连接第十七H桥子模块的第二端口、第十八H桥子模块的第一端口，第十七H桥子模块的第一端口连接第二十H桥子模块的第一端口，第二十H桥子模块的第二端口分别连接第十八H桥子模块的第二端口、第十九H桥子模块的第一端口，第十九H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口；
第二十一H桥子模块的第一端口分别连接第二十二H桥子模块的第二端口、第二十三H桥子模块的第一端口，第二十二H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口，第二十五H桥子模块的第二端口分别连接第二十三H桥子模块的第二端口、第二十四H桥子模块的第一端口，第二十四H桥子模块的第二端口连接第二十一H桥子模块的第二端口；
第一H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第二十四H桥子模块的第二端口，第七H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口；
第一输出端为第七H桥子模块的第一端口，第二输出端为第一H桥子模块的第二端口，第三输出端为第二H桥子模块的第一端口，第四输出端为第十七H桥子模块的第一端口。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
与传统的高电压、大电流功率变换器相比，本发明可重复或单次输出任意高电压、大电流直流或交流波形；***结构简单，具有延展性，且模块间可均匀分配电压和电流；控制方法简单，容易标准化；允许多端口并行输出。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1a是传统的非对称半桥子模块结构图；
图1b是传统的对称半桥子模块结构图；
图1c是传统的H桥子模块结构图；
图2a是本发明实施的非对称半桥开关分形变换器结构图；
图2b是本发明实施的对称半桥开关分形变换器结构图；
图2c是本发明实施的H桥开关分形变换器结构图；
图3a是本发明实施的非对称半桥储能分形变换器结构图；
图3b是本发明实施的对称半桥储能分形变换器结构图；
图3c是是本发明实施的H桥储能分形变换器结构图；
图4a是本发明实施的非对称半桥开关及储能分形变换器结构图；
图4b是本发明实施的对称半桥开关及储能分形变换器结构图；
图4c是本发明实施的H桥开关及储能分形变换器结构图；
图5是本发明实施的H桥开关分形变换器实现高电压、大电流、高功率逆变器***示意图；
图6a是本发明实施的H桥开关分形变换器负载电流iload和电压vload仿真波形图；
图6b是本发明实施的H桥开关分形变换器子模块直流电压vdc、子模块交流电流iac和子模块交流电压vac仿真波形图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本实施例提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将非对称半桥子模块101的开关111、112和/或储能元件113由相同的非对称半桥子模块101自身替代至少两次得到。
其中，如图1a所示，非对称半桥子模块101包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关111的第一端口连接储能元件113的一端，所述储能元件113的另一端连接第二开关112的第二端口，所述第二开关112的第一端口连接第一开关111的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例二
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种非对称半桥开关分形变换器201，采用实施例一所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的开关由非对称半桥子模块替代构成；
包括：至少四个非对称半桥子模块101、至少三个储能元件211、212、213和至少两个输出端214、215；如图2a所示；
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口与第二非对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件211，第三非对称半桥子模块的第一端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件212，第一非对称半桥子模块的第二端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件213；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第二端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第一端口；
所述第一输出端214为第二非对称半桥子模块的第二端口，所述第二输出端215为第四非对称半桥子模块的第二端口。
其中，如图1a所示，非对称半桥子模块101包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关111的第一端口连接储能元件113的一端，所述储能元件113的另一端连接第二开关112的第二端口，所述第二开关112的第一端口连接第一开关111的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例三
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种非对称半桥储能分形变换器301，采用实施例一所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少一个非对称半桥子模块101、至少四个开关311、312、313、314和至少两个输出端315、316；如图3a所示
其中，非对称半桥子模块的第一端口连接第一开关311的第一端口，第一开关311的第二端口分别连接第二开关312的第一端口、第三开关313的第一端口，第三开关313的第二端口连接第四开关314的第一端口，第四开关314的第二端口、第二开关312的第二端口均连接非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端315为第三开关的第二端口，第二输出端316为第四开关的第二端口。
其中，如图1a所示，非对称半桥子模块101包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关111的第一端口连接储能元件113的一端，所述储能元件113的另一端连接第二开关112的第二端口，所述第二开关112的第一端口连接第一开关111的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例四
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种非对称半桥开关及储能分形变换器401，采用实施例一所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的开关和储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少九个非对称半桥子模块101和至少两个输出端411、412；如图4a所示：
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第一端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第一非对称半桥子模块的第二端口；
第四非对称半桥子模块的第一端口连接第五非对称半桥子模块的第一端口，第五非对称半桥子模块的第二端口连接第六非对称半桥子模块的第一端口，第六非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第二端口；
第七非对称半桥子模块的第一端口连接第八非对称半桥子模块的第一端口，第八非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第一端口，第九非对称半桥子模块的第二端口连接第七非对称半桥子模块的第二端口；
第二非对称半桥子模块的第二端口连接第五非对称半桥子模块的第二端口；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第二端口；
第六非对称半桥子模块的第二端口连接第八非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第六非对称半桥子模块的第二端口，第二输出端为第九非对称半桥子模块的第二端口。
其中，如图1a所示，非对称半桥子模块101包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关111的第一端口连接储能元件113的一端，所述储能元件113的另一端连接第二开关112的第二端口，所述第二开关112的第一端口连接第一开关111的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例五
本实施例提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的对称半桥子模块自身替代至少两次得到。
其中，如图1b所示，对称半桥子模块102包括：至少两个开关121、122和至少两个储能元件123、124；所述第一开关121的第一端口连接第一储能元件123的一端，所述第一储能元件123的另一端连接第二储能元件124的一端，第二储能元件124的另一端连接第二开关122的第二端口，所述第二开关122的第一端口连接第一开关121的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例六
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种对称半桥开关分形变换器202，采用实施例五所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块102、至少六个储能元件221、222、223、224、225、226和至少两个输出端227、228；如图2b所示:
其中，第一对称半桥子模块的第一端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件221，第二对称半桥子模块的第二端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件222，第二对称半桥子模块的第一端口依次连接第五储能元件225、第六储能元件226、第三储能元件223后与第三对称半桥子模块的第一端口连接，第三对称半桥子模块的第一端口依次连接第三储能元件223、第四储能元件226后与第四对称半桥子模块的第二端口连接；第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一输出端227为第三对称半桥子模块的第二端口，第二输出端228位于第五储能元件225与第六储能元件226之间。
其中，如图1b所示，对称半桥子模块102包括：至少两个开关121、122和至少两个储能元件123、124；所述第一开关121的第一端口连接第一储能元件123的一端，所述第一储能元件123的另一端连接第二储能元件124的一端，第二储能元件124的另一端连接第二开关122的第二端口，所述第二开关122的第一端口连接第一开关121的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例七
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种对称半桥储能分形变换器302，采用实施例五所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块102、至少六个开关321、322、323、324、325、326和至少两个输出端327、328；如图3b所示：
其中，第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口；第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一对称半桥子模块的第一端口连接第一开关321的第一端口，第一开关321的第二端口分别连接第二开关322的第一端口、第五开关325的第一端口，第二开关322的第二端口连接第二对称半桥子模块的第二端口，第五开关325的第二端口连接第六开关326的第一端口，第六开关326的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第三开关323的第一端口连接第三对称半桥子模块的第一端口，第三开关323的第二端口连接第四开关324的第一端口，第四开关324的第二端口连接第四对称半桥子模块的第二端口；第一对称半桥子模块的第二端口连接第三开关323的第二端口；
第一输出端327为第五储能元件的第二端口，第二输出端328为第一对称半桥子模块的第二端口。
其中，如图1b所示，对称半桥子模块102包括：至少两个开关121、122和至少两个储能元件123、124；所述第一开关121的第一端口连接第一储能元件123的一端，所述第一储能元件123的另一端连接第二储能元件124的一端，第二储能元件124的另一端连接第二开关122的第二端口，所述第二开关122的第一端口连接第一开关121的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例八
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种对称半桥开关及储能分形变换器402，采用实施例五所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关和储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少十六个对称半桥子模块102和至少两个输出端421、422；如图4b所示：
其中，第一对称半桥子模块的第一端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第四对称半桥子模块的第二端口连接第三对称半桥子模块的第二端口，第三对称半桥子模块的第一端口连接第一对称半桥子模块的第二端口；
第五对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第一端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第八对称半桥子模块的第一端口，第八对称半桥子模块的第二端口连接第七对称半桥子模块的第二端口，第七对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第二端口；
第九对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第一端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十二对称半桥子模块的第一端口，第十二对称半桥子模块的第二端口连接第十一对称半桥子模块的第二端口，第十一对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第二端口；
第十三对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第一端口，第十四对称半桥子模块的第二端口连接第十六对称半桥子模块的第一端口，第十六对称半桥子模块的第二端口连接第十五对称半桥子模块的第二端口，第十五对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口；
第一对称半桥子模块的第二端口连接第九对称半桥子模块的第二端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第五对称半桥子模块的第二端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十三对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端421为第六对称半桥子模块的第二端口，第二输出端422为第一对称半桥子模块的第二端口。
其中，如图1b所示，对称半桥子模块102包括：至少两个开关121、122和至少两个储能元件123、124；所述第一开关121的第一端口连接第一储能元件123的一端，所述第一储能元件123的另一端连接第二储能元件124的一端，第二储能元件124的另一端连接第二开关122的第二端口，所述第二开关122的第一端口连接第一开关121的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例九
本实施例提供了一种分形变换器构造方法。
一种分形变换器构造方法，包括：
将H桥子模块的开关和/或储能元件由相同的H桥子模块自身替代至少两次得到。
其中，如图1c所示，H桥子模块103包括：至少四个开关131、132、133、134和至少一个储能元件135连接成H桥结构；第一开关131的第一端口分别连接第三开关133的第一端口、储能元件135的一端，第三开关133的第二端口连接第四开关134的第一端口，第四开关134的第二端口分别连接储能元件135的另一端、第二开关132的第二端口，第二开关132的第一端口连接第一开关131的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例十
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种H桥开关分形变换器203，采用实施例九所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关由H桥子模块替代构成；
包括至少十六个H桥子模块、至少五个储能元件231、232、233、234、235和至少两个输出端235、236；如图2c所示：
其中，第一H桥子模块的第一端口连接第二H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第三H桥子模块的第一端口，第三H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；第一H桥子模块的第一端口与第四H桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件231；
第五H桥子模块的第一端口连接第六H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第八H桥子模块的第一端口，第八H桥子模块的第二端口连接第七H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口；第五H桥子模块的第一端口与第八H桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件232；
第九H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第一端口，第十一H桥子模块的第二端口连接第九H桥子模块的第二端口；第九H桥子模块的第一端口与第十二H桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件233；
第十三H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第十六H桥子模块的第一端口，第十六H桥子模块的第二端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口连接第十三H桥子模块的第二端口；第十三H桥子模块的第一端口与第十六H桥子模块的第二端口之间设有第四储能元件234；
第一H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第九H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第十三H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第一端口；
第二H桥子模块的第一端口与第十五H桥子模块的第二端口之间设有第五储能元件235；
第一输出端236为第一H桥子模块的第二端口，第二输出端237为第十H桥子模块的第一端口。
其中，如图1c所示，H桥子模块103包括：至少四个开关131、132、133、134和至少一个储能元件135连接成H桥结构；第一开关131的第一端口分别连接第三开关133的第一端口、储能元件135的一端，第三开关133的第二端口连接第四开关134的第一端口，第四开关134的第二端口分别连接储能元件135的另一端、第二开关132的第二端口，第二开关132的第一端口连接第一开关131的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例十一
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种H桥储能分形变换器303，采用实施例九所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少一个H桥子模块、至少八个开关331、332、333、334、335、336、337、338和至少两个输出端339、3310；如图3c所示：
其中，第一开关331的第一端口连接第三开关333的第一端口，第三开关333的第二端口连接第四开关334的第一端口，第四开关334的第二端口连接第二开关332的第二端口，第二开关332的第一端口连接第一开关331的第二端口；
H桥子模块的第一端口连接第一开关331的第一端口，H桥子模块的第二端口连接第四开关334的第二端口；
第五开关335的第一端口连接第七开关337的第一端口，第七开关337的第二端口连接第八开关338的第一端口，第八开关338的第二端口连接第六开关336的第二端口，第六开关336的第一端口连接第五开关335的第二端口；
第五开关335的第一端口连接第一开关331的第二端口，第四开关334的第一端口连接第八开关338的第二端口；
第一输出端339为第五开关335的第二端口，第二输出端3310为第七开关337的第二端口。
其中，如图1c所示，H桥子模块103包括：至少四个开关131、132、133、134和至少一个储能元件135连接成H桥结构；第一开关131的第一端口分别连接第三开关133的第一端口、储能元件135的一端，第三开关133的第二端口连接第四开关134的第一端口，第四开关134的第二端口分别连接储能元件135的另一端、第二开关132的第二端口，第二开关132的第一端口连接第一开关131的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例十二
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种H桥开关及储能分形变换器403，采用实施例九所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关和储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少二十五个H桥子模块和至少四个输出端431、432、433、434；如图4c所示：
其中，第一H桥子模块的第一端口分别连接第二H桥子模块的第二端口、第三H桥子模块的第一端口，第二H桥子模块的第一端口连接第五H桥子模块的第一端口，第五H桥子模块的第二端口分别连接第三H桥子模块的第二端口、第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；
第六H桥子模块的第一端口分别连接第七H桥子模块的第二端口、第八H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第一端口，第十H桥子模块的第二端口分别连接第八H桥子模块的第二端口、第九H桥子模块的第一端口，第九H桥子模块的第二端口连接第六H桥子模块的第二端口；
第十一H桥子模块的第一端口分别连接第十二H桥子模块的第二端口、第十三H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第一端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口分别连接第十三H桥子模块的第二端口、第十四H桥子模块的第一端口，第十四H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第二端口；
第十六H桥子模块的第一端口分别连接第十七H桥子模块的第二端口、第十八H桥子模块的第一端口，第十七H桥子模块的第一端口连接第二十H桥子模块的第一端口，第二十H桥子模块的第二端口分别连接第十八H桥子模块的第二端口、第十九H桥子模块的第一端口，第十九H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口；
第二十一H桥子模块的第一端口分别连接第二十二H桥子模块的第二端口、第二十三H桥子模块的第一端口，第二十二H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口，第二十五H桥子模块的第二端口分别连接第二十三H桥子模块的第二端口、第二十四H桥子模块的第一端口，第二十四H桥子模块的第二端口连接第二十一H桥子模块的第二端口；
第一H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第二十四H桥子模块的第二端口，第七H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口；
第一输出端431为第七H桥子模块的第一端口，第二输出端432为第一H桥子模块的第二端口，第三输出端433为第二H桥子模块的第一端口，第四输出端434为第十七H桥子模块的第一端口。
其中，如图1c所示，H桥子模块103包括：至少四个开关131、132、133、134和至少一个储能元件135连接成H桥结构；第一开关131的第一端口分别连接第三开关133的第一端口、储能元件135的一端，第三开关133的第二端口连接第四开关134的第一端口，第四开关134的第二端口分别连接储能元件135的另一端、第二开关132的第二端口，第二开关132的第一端口连接第一开关131的第二端口。
可选的，开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
可选的，储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
可选的，开关(111、112、121、122、131、132、133、134、311、312、313、314、321、322、323、324、325、326、331、332、333、334、335、336、337、338)采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件。
可选的，储能元件(113、123、124、135、211、212、213、221、222、223、224、225、226、231、232、233、234、235)采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
实施例十三
本实施例提供了一种分形变换器。
一种分形变换器，其为一种H桥开关分形变换器203实现高电压、大电流高功率逆变器(如图5)的简化方案，具体为：
在图2c的基础上将H桥开关分形变换器203中的储能元件231、232、233、234、235移除；
将第一H桥子模块的第一端口与第二H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第三H桥子模块的第一端口与第四H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第五H桥子模块的第一端口与第六H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第七H桥子模块的第一端口与第八H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第九H桥子模块的第一端口与第十H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第十一H桥子模块的第一端口与第十二H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第十三H桥子模块的第一端口与第十四H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；将第十五H桥子模块的第一端口与第十六H桥子模块的第二端口之间增加子模块小滤波电感；
将第一H桥子模块的第二端口与第十H桥子模块的第一端口之间连接阻感负载Rload和Lload；
子模块小滤波电感Lac＝50μH；
采用相同SPWM调制所有子模块。
参见附图2a、2b和2c，这三个实施例公开了3种开关分形变换器，包括1种非对称半桥开关分形变换器201，1种对称半桥开关分形变换器202和1种H桥开关分形变换器203。
参见附图3a、3b和3c，这三个实施例公开了3种储能分形变换器，包括1种非对称半桥储能分形变换器301，1种对称半桥储能分形变换器302和1种H桥储能分形变换器303。
参见附图4a、4b和4c，这三个实施例公开了3种开关及储能分形变换器，包括1种非对称半桥开关及储能分形变换器401，1种对称半桥开关及储能分形变换器402和1种H桥开关及储能分形变换器403。
参见附图5，该实施例公开了H桥开关分形变换器203实现高电压、大电流、高功率逆变器方案；实施例中移除了附加储能元件231、232、233、234、235，增加了子模块小滤波电感Lac＝50μH，利用相同调制方法以10kHz开关频率调制所有子模块，输出连接阻感负载Rload＝5Ω和Lload＝5mH。
与传统的高电压、大电流功率变换器相比，本发明可同时实现高电压、大电流波形输出及模块间均匀分配电压和电流；控制方法简单，容易标准化；允许多端口并行输出。
非对称半桥子模块101共有3种运行模式，包括正电压输出，零电压输出及开路模式。其中，开关111或112导通分别为正电压和零电压输出模式；所有开关均关断为开路模式。通过控制改变不同运行模式时间占比，可调节非对称半桥子模块的输出端口114、115电压。
对称半桥子模块102共有3种运行模式，包括正电压输出，负电压输出及开路模式。其中，开关121或122导通分别为正电压和负电压输出模式；所有开关均关断为开路模式。通过控制改变不同运行模式时间占比，可调节对称半桥子模块的输出端口125、126电压。
H桥子模块103共有4种运行模式，包括正电压输出，负电压输出，零电压输出及开路模式。其中，两组对角开关131、134或132、133导通分别为正电压和负电压输出模式；两个上开关131、133或两个下开关132、134导通为零电压输出模式；所有开关均关断为开路模式。通过控制改变不同运行模式时间占比，可调节H桥子模块的输出端口136、137电压。
图6a展示了H桥开关分形变换器的负载电流iload和电压vload仿真波形图；图6b展示了H桥开关分形变换器的子模块直流电压vdc、子模块交流电流iac和子模块交流电压vac仿真波形图；由图可见，所有子模块可均分负载电压及电流，同时满足负载电压、电流和功率要求。
本发明提供了一种分形变换器构造方法和9种分形变换器，可应用于大功率风光储新能源并网发电***，高压交流/直流输电，中压电力拖动，中高压电能质量净化装置，固态变压器，电动汽车充电桩，功率放大器，脉冲等离子体电源，特种医疗设备电源、电磁炮电源等。与传统的高电压、大电流功率变换器相比，本发明可输出任意高电压、大电流波形；***模块化，结构简单具有延展性，且模块间可均匀分配电压和电流；控制方法简单，容易标准化；允许多端口并行输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分形变换器构造方法，其特征在于，包括：
将非对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的非对称半桥子模块自身替代至少两次得到。
2.根据权利要求1所述的分形变换器构造方法，其特征在于，所述非对称半桥子模块包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关的第一端口连接储能元件的一端，所述储能元件的另一端连接第二开关的第二端口，所述第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
或者；
储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
3.一种分形变换器，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的开关由非对称半桥子模块替代构成；
包括：至少四个非对称半桥子模块、至少三个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口与第二非对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件，第三非对称半桥子模块的第一端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件，第一非对称半桥子模块的第二端口与第四非对称半桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第二端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第一端口；
所述第一输出端为第二非对称半桥子模块的第二端口，所述第二输出端为第四非对称半桥子模块的第二端口；
或者；
采用权利要求1-2任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将非对称半桥子模块的储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少一个非对称半桥子模块、至少四个开关和至少两个输出端；
其中，非对称半桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，第一开关的第二端口分别连接第二开关的第一端口、第三开关的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口、第二开关的第二端口均连接非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第三开关的第二端口，第二输出端为第四开关的第二端口；
或者；
采用权利要求1-2任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少九次将非对称半桥子模块的开关和储能元件由非对称半桥子模块替代构成；
包括至少九个非对称半桥子模块和至少两个输出端；
其中，第一非对称半桥子模块的第一端口连接第二非对称半桥子模块的第一端口，第二非对称半桥子模块的第二端口连接第三非对称半桥子模块的第一端口，第三非对称半桥子模块的第二端口连接第一非对称半桥子模块的第二端口；
第四非对称半桥子模块的第一端口连接第五非对称半桥子模块的第一端口，第五非对称半桥子模块的第二端口连接第六非对称半桥子模块的第一端口，第六非对称半桥子模块的第二端口连接第四非对称半桥子模块的第二端口；
第七非对称半桥子模块的第一端口连接第八非对称半桥子模块的第一端口，第八非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第一端口，第九非对称半桥子模块的第二端口连接第七非对称半桥子模块的第二端口；
第二非对称半桥子模块的第二端口连接第五非对称半桥子模块的第二端口；
第一非对称半桥子模块的第二端口连接第九非对称半桥子模块的第二端口；
第六非对称半桥子模块的第二端口连接第八非对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第六非对称半桥子模块的第二端口，第二输出端为第九非对称半桥子模块的第二端口。
4.一种分形变换器构造方法，其特征在于，包括：
将对称半桥子模块的开关和/或储能元件由相同的对称半桥子模块自身替代至少两次得到。
5.根据权利要求4所述的分形变换器构造方法，其特征在于，所述的对称半桥子模块包括：至少两个开关和至少两个储能元件；所述第一开关的第一端口连接第一储能元件的一端，所述第一储能元件的另一端连接第二储能元件的一端，第二储能元件的另一端连接第二开关的第二端口，所述第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
或者；
储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
6.一种分形变换器，其特征在于，采用权利要求4-5任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块、至少六个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第一端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件，第二对称半桥子模块的第二端口与第三对称半桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件，第二对称半桥子模块的第一端口依次连接第五储能元件、第六储能元件、第三储能元件后与第三对称半桥子模块的第一端口连接，第三对称半桥子模块的第一端口依次连接第三储能元件、第四储能元件后与第四对称半桥子模块的第二端口连接；第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一输出端为第三对称半桥子模块的第二端口，第二输出端位于第五储能元件与第六储能元件之间；
或者；
采用权利要求4-5任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少四个对称半桥子模块、至少六个开关和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第二端口连接第二对称半桥子模块的第一端口；第三对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口；
第一对称半桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，第一开关的第二端口分别连接第二开关的第一端口、第五开关的第一端口，第二开关的第二端口连接第二对称半桥子模块的第二端口，第五开关的第二端口连接第六开关的第一端口，第六开关的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第三开关的第一端口连接第三对称半桥子模块的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口连接第四对称半桥子模块的第二端口；第一对称半桥子模块的第二端口连接第三开关的第二端口；
第一输出端为第五储能元件的第二端口，第二输出端为第一对称半桥子模块的第二端口；
或者；
采用权利要求4-5任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将对称半桥子模块的开关和储能元件由对称半桥子模块替代构成；
包括至少十六个对称半桥子模块102和至少两个输出端；
其中，第一对称半桥子模块的第一端口连接第二对称半桥子模块的第一端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第四对称半桥子模块的第一端口，第四对称半桥子模块的第二端口连接第三对称半桥子模块的第二端口，第三对称半桥子模块的第一端口连接第一对称半桥子模块的第二端口；
第五对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第一端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第八对称半桥子模块的第一端口，第八对称半桥子模块的第二端口连接第七对称半桥子模块的第二端口，第七对称半桥子模块的第一端口连接第六对称半桥子模块的第二端口；
第九对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第一端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十二对称半桥子模块的第一端口，第十二对称半桥子模块的第二端口连接第十一对称半桥子模块的第二端口，第十一对称半桥子模块的第一端口连接第十对称半桥子模块的第二端口；
第十三对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第一端口，第十四对称半桥子模块的第二端口连接第十六对称半桥子模块的第一端口，第十六对称半桥子模块的第二端口连接第十五对称半桥子模块的第二端口，第十五对称半桥子模块的第一端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口；
第一对称半桥子模块的第二端口连接第九对称半桥子模块的第二端口，第二对称半桥子模块的第二端口连接第五对称半桥子模块的第二端口，第六对称半桥子模块的第二端口连接第十四对称半桥子模块的第二端口，第十对称半桥子模块的第二端口连接第十三对称半桥子模块的第二端口；
第一输出端为第六对称半桥子模块的第二端口，第二输出端为第一对称半桥子模块的第二端口。
7.一种分形变换器构造方法，其特征在于，包括：
将H桥子模块的开关和/或储能元件由相同的H桥子模块自身替代至少两次得到。
8.根据权利要求7所述的分形变换器构造方法，其特征在于，所述的H桥子模块包括：至少四个开关和至少一个储能元件连接成H桥结构；
第一开关的第一端口分别连接第三开关的第一端口、储能元件的一端，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口分别连接储能元件的另一端、第二开关的第二端口，第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
或者；
储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
9.一种分形变换器，其特征在于，采用权利要求7-8任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关由H桥子模块替代构成；
包括至少十六个H桥子模块、至少五个储能元件和至少两个输出端；
其中，第一H桥子模块的第一端口连接第二H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第三H桥子模块的第一端口，第三H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；第一H桥子模块的第一端口与第四H桥子模块的第二端口之间设有第一储能元件；
第五H桥子模块的第一端口连接第六H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第八H桥子模块的第一端口，第八H桥子模块的第二端口连接第七H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口；第五H桥子模块的第一端口与第八H桥子模块的第二端口之间设有第二储能元件；
第九H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第一端口，第十一H桥子模块的第二端口连接第九H桥子模块的第二端口；第九H桥子模块的第一端口与第十二H桥子模块的第二端口之间设有第三储能元件；
第十三H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第十六H桥子模块的第一端口，第十六H桥子模块的第二端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口连接第十三H桥子模块的第二端口；第十三H桥子模块的第一端口与第十六H桥子模块的第二端口之间设有第四储能元件；
第一H桥子模块的第二端口连接第五H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第九H桥子模块的第二端口，第六H桥子模块的第一端口连接第十三H桥子模块的第二端口，第十H桥子模块的第一端口连接第十四H桥子模块的第一端口；
第二H桥子模块的第一端口与第十五H桥子模块的第二端口之间设有第五储能元件；
第一输出端为第一H桥子模块的第二端口，第二输出端为第十H桥子模块的第一端口；
或者；
采用权利要求7-8任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少一个H桥子模块、至少八个开关和至少两个输出端；
其中，第一开关的第一端口连接第三开关的第一端口，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口连接第二开关的第二端口，第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
H桥子模块的第一端口连接第一开关的第一端口，H桥子模块的第二端口连接第四开关的第二端口；
第五开关的第一端口连接第七开关的第一端口，第七开关的第二端口连接第八开关的第一端口，第八开关的第二端口连接第六开关的第二端口，第六开关的第一端口连接第五开关的第二端口；
第五开关的第一端口连接第一开关的第二端口，第四开关的第一端口连接第八开关的第二端口；
第一输出端为第五开关的第二端口，第二输出端为第七开关的第二端口；
或者；
采用权利要求7-8任一项所述的分形变换器构造方法，通过至少两次将H桥子模块的开关和储能元件由H桥子模块替代构成；
包括至少二十五个H桥子模块和至少四个输出端；
其中，第一H桥子模块的第一端口分别连接第二H桥子模块的第二端口、第三H桥子模块的第一端口，第二H桥子模块的第一端口连接第五H桥子模块的第一端口，第五H桥子模块的第二端口分别连接第三H桥子模块的第二端口、第四H桥子模块的第一端口，第四H桥子模块的第二端口连接第一H桥子模块的第二端口；
第六H桥子模块的第一端口分别连接第七H桥子模块的第二端口、第八H桥子模块的第一端口，第七H桥子模块的第一端口连接第十H桥子模块的第一端口，第十H桥子模块的第二端口分别连接第八H桥子模块的第二端口、第九H桥子模块的第一端口，第九H桥子模块的第二端口连接第六H桥子模块的第二端口；
第十一H桥子模块的第一端口分别连接第十二H桥子模块的第二端口、第十三H桥子模块的第一端口，第十二H桥子模块的第一端口连接第十五H桥子模块的第一端口，第十五H桥子模块的第二端口分别连接第十三H桥子模块的第二端口、第十四H桥子模块的第一端口，第十四H桥子模块的第二端口连接第十一H桥子模块的第二端口；
第十六H桥子模块的第一端口分别连接第十七H桥子模块的第二端口、第十八H桥子模块的第一端口，第十七H桥子模块的第一端口连接第二十H桥子模块的第一端口，第二十H桥子模块的第二端口分别连接第十八H桥子模块的第二端口、第十九H桥子模块的第一端口，第十九H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口；
第二十一H桥子模块的第一端口分别连接第二十二H桥子模块的第二端口、第二十三H桥子模块的第一端口，第二十二H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口，第二十五H桥子模块的第二端口分别连接第二十三H桥子模块的第二端口、第二十四H桥子模块的第一端口，第二十四H桥子模块的第二端口连接第二十一H桥子模块的第二端口；
第一H桥子模块的第二端口连接第十六H桥子模块的第二端口，第二H桥子模块的第一端口连接第十二H桥子模块的第二端口，第十四H桥子模块的第一端口连接第二十四H桥子模块的第二端口，第七H桥子模块的第一端口连接第二十五H桥子模块的第一端口；
第一输出端为第七H桥子模块的第一端口，第二输出端为第一H桥子模块的第二端口，第三输出端为第二H桥子模块的第一端口，第四输出端为第十七H桥子模块的第一端口。
10.一种分形变换器，其特征在于，所述权利要求3所述的非对称半桥子模块包括至少两个开关和至少一个储能元件，所述第一开关的第一端口连接储能元件的一端，所述储能元件的另一端连接第二开关的第二端口，所述第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
所述权利要求6所述的对称半桥子模块包括：至少两个开关和至少两个储能元件；所述第一开关的第一端口连接第一储能元件的一端，所述第一储能元件的另一端连接第二储能元件的一端，第二储能元件的另一端连接第二开关的第二端口，所述第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
所述权利要求9所述的H桥子模块包括：至少四个开关和至少一个储能元件连接成H桥结构；第一开关的第一端口分别连接第三开关的第一端口、储能元件的一端，第三开关的第二端口连接第四开关的第一端口，第四开关的第二端口分别连接储能元件的另一端、第二开关的第二端口，第二开关的第一端口连接第一开关的第二端口；
或者；
开关采用包括IGBT，MOSFET，SiC或GaN功率开关器件；
或者；
储能元件采用包括：电容、超级电容、锂电池组、铅酸蓄电池组或钠硫电池组。
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