飞跨电容的电压平衡控制装置与电压平衡控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种飞跨电容的电压平衡控制装置与电压平衡控制方法，是利用电流方向预估单元从飞跨电容多电平变换电路中获得任一所选的飞跨电容的电压变化量，且接收所选飞跨电容的相邻两个开关的反馈信号，并将调节周期内所产生的反馈信号作平均或累计运算而输出运算结果，取电压变化量与运算结果相乘及/或相除的符号作为电流方向的预估，如此一来，本发明专利技术的飞跨电容多电平变换电路的飞跨电容的电压平衡便可实现。

Voltage balance control device and voltage balance control method for flying capacitor

The invention relates to a flying capacitor voltage balance control device and voltage balance control method, is to obtain the voltage change of flying capacitor amount of any selected using the current direction estimation unit from flying capacitor multilevel converter circuit, feedback signal and receiving adjacent selected flying capacitors of the two switches, and the adjustment cycle generated by the feedback signal for the average or cumulative operation and output calculation results, the voltage variation and operation results of multiplication and / or division symbol estimates, as the current direction so that the invention of the flying capacitor multi - level converter circuit of flying capacitor voltage balance can be achieved.

【技术实现步骤摘要】
飞跨电容的电压平衡控制装置与电压平衡控制方法
本专利技术涉及一种电压平衡控制装置，特别涉及一种飞跨电容的电压平衡控制装置与电压平衡控制方法。
技术介绍
近年来，对大功率变流装置的需求呈现出快速增长的趋势。其中，多电平变换电路因具有降低开关元件电压应力的显著特点，得以快速发展并较多地应用在高压大功率领域。多电平变换电路的优点还体现在滤波电感电压的高频化和低电压，使滤波电感得以小型化并减小损耗。此外，多电平变换电路还具有电压(dv/dt)变化率低，和共模电压波动小等优点。目前多电平变换电路应用主要有三种结构分别为：二极管钳位型、级联型和飞跨电容型。其中，二极管钳位型多电平变换电路具有直流母线侧的各电容的电压均压困难和电压应力不均匀等缺点。级联型多电平变换电路则具有需要多个不共地的独立直流电源的缺点。而飞跨电容型的多电平变换电路与前两种相比，由于其电路简单、元件数量少，并有大量的冗余开关状态，故具有更容易向多电平发展的优良特点。然对于飞跨电容的多电平变换电路而言，飞跨电容的电压平衡是一个必须予以解决的关键点。请参阅图1，是为传统飞跨电容型的多电平变换电路的电路结构图。如图所示，一般而言，飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞跨电容的电压平衡控制装置，适用于一飞跨电容多电平变换电路，其中该飞跨电容多电平变换电路包含多个飞跨电容、从一直流正极依次串接到一直流负极的偶数个开关和与该偶数个开关所串接的一中间点连接的一滤波电感，每一该飞跨电容的两端是分别跨接至串接该中间点两侧的对应相邻两个开关的连接点，且所述多个开关是以相同的开关周期运作，该电压平衡控制装置包含：一控制信号处理单元，是对应所述多个开关的个数而生成多个控制信号，以分别控制所述多个开关的切换；一电压电流检测单元，用以检测所述多个飞跨电容所对应的多个电压值而输出一第一检测结果，并检测该飞跨电容多电平变换电路的状态而输出一第二检测结果；一电容电压平衡控制单元...

【技术特征摘要】
1.一种飞跨电容的电压平衡控制装置，适用于一飞跨电容多电平变换电路，其中该飞跨电容多电平变换电路包含多个飞跨电容、从一直流正极依次串接到一直流负极的偶数个开关和与该偶数个开关所串接的一中间点连接的一滤波电感，每一该飞跨电容的两端是分别跨接至串接该中间点两侧的对应相邻两个开关的连接点，且所述多个开关是以相同的开关周期运作，该电压平衡控制装置包含：一控制信号处理单元，是对应所述多个开关的个数而生成多个控制信号，以分别控制所述多个开关的切换；一电压电流检测单元，用以检测所述多个飞跨电容所对应的多个电压值而输出一第一检测结果，并检测该飞跨电容多电平变换电路的状态而输出一第二检测结果；一电容电压平衡控制单元，是接收该第一检测结果，用以将该第一检测结果所反映的每一该电压值与对应的该飞跨电容的一期望电压值作比较而产生多个比较结果，并将每一该比较结果转换成对应的一第一占空比差值；一电流方向预估单元，是从该第一检测结果获得任一所选该飞跨电容的该电压值，并接收一反馈信号，藉以于每一调节周期时计算出一电流方向调节信号，其中该反馈信号是与所选该飞跨电容的相邻两个该开关所分别对应的两个占空比信号的差值存在相关性，且其中该调节周期为该开关周期的整数倍；以及一运算单元，是将该电流方向调节信号与多个该第一占空比差值作相乘及/或相除运算，而产生对应的多个第二占空比差值；其中，该控制信号处理单元是接收一参考值、该第二检测结果及所述多个第二占空比差值而对应产生所述多个控制信号，以使每一该飞跨电容的该电压值维持于对应的该期望电压值。2.如权利要求1所述的电压平衡控制装置，其中该电容电压平衡控制单元还包含：一电压反馈运算单元，是接收该第一检测结果，且将该第一检测结果所反映的每一该电压值与对应的该飞跨电容的该期望电压值作比较而产生对应的该比较结果，并根据每一该比较结果而产生对应的一电压误差值；以及一电压误差转换控制单元，接收所述多个电压误差值，并转换成对应的所述多个第一占空比差值。3.如权利要求2的所述的电压平衡控制装置，其中该电压误差转换控制单元为一数字PID控制单元或一滞环控制单元。4.如权利要求1的所述的电压平衡控制装置，其中该控制信号处理单元还包含：一控制信号运算单元，是接收反映该飞跨电容多电平变换电路的状态的该第二检测结果，并将该第二检测结果与该参考值作比较，以将比较结果转换成一初始占空比信号；一占空比修正单元，是接收该初始占空比信号和所述多个第二占空比差值，以根据该初始占空比信号和每一该第二占空比差值而输出多个占空比信号；以及一脉冲驱动单元，是接收所述多个占空比信号，并对应转换成所述多个控制信号，以分别控制所述多个开关的切换。5.如权利要求1的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元所接收的该反馈信号为所选该飞跨电容的相邻两个该开关所分别对应的两个该占空比信号的差值。6.如权利要求5的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元还包含：一电压差运算单元，是从该第一检测结果获得所选该飞跨电容的该电压值，并将所选该飞跨电容的该电压值与所选该飞跨电容于前一该调节周期时所反映的该电压值作比较，以产生一电压差值；一占空比差值运算单元，是接收所选该飞跨电容的相邻两个开关的该两个该占空比信号，并于每一该开关周期中比较两个该占空比信号而产生一第三占空比差值，且将该调节周期内的所有该开关周期的该第三占空比差值作平均或累计运算并输出一第一运算结果；以及一符号运算单元，是将该电压差值与该第一运算结果相乘及/或相除而得到一第二运算结果，取该第二运算结果的符号以输出该电流方向调节信号。7.如权利要求1的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元所接收的该反馈信号为所选该飞跨电容的该第一占空比差值。8.如权利要求7的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元还包含：一电压差运算单元，是从该第一检测结果获得所选该飞跨电容的该电压值，并将所选该飞跨电容的该电压值与所选该飞跨电容于前一该调节周期时所反映的该电压值作比较，以产生一电压差值；一占空比运算单元，是接收所选该飞跨电容的该第一占空比差值，且将该调节周期内的所有该开关周期的该第一占空比差值作平均运算或累计运算并输出一第三运算结果；以及一符号运算单元，是将该电压差值、该第三运算结果及前一该调节周期的该电流方向调节信号相乘及/或相除而得到一第四运算结果，取该第四运算结果的符号以输出该电流方向调节信号。9.如权利要求2的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元所接收的该反馈信号为所选该飞跨电容的该电压误差值。10.如权利要求9的所述的电压平衡控制装置，其中该电压误差转换控制单元为一比例调节器。11.如权利要求10的所述的电压平衡控制装置，其中该电流方向预估单元还包含：一电压差运算单元，是从该第一检测结果获得所选该飞跨电容的该电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈国桥，徐国金，章进法，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31