三电平控制电路、功率变换装置及其控制方法制造方法及图纸

本申请提供了一种三电平控制电路、功率变换装置及其控制方法，所述三电平控制电路三相端口与两相端子之间包含两条第一主线路和两条第二主线路；所述第一主线路包含多条第一变换支路，所述第二主线路包含两条电容支路和多条第二变换支路，所述第一变换支路和所述第二变换支路通过逆变器交错技术交错连接；每个所述电容支路上均串联有第三电容和第四电容，每个所述第一主线路的多个所述第一变换支路分别接入对应所述电容支路且接入点位于所述第三电容和所述第四电容之间。三电容和所述第四电容之间。三电容和所述第四电容之间。

【技术实现步骤摘要】
三电平控制电路、功率变换装置及其控制方法


[0001]本申请涉及汽车电池领域，尤指一种三电平控制电路、功率变换装置及控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的普及，对家用直流充电桩的需求越来越多，充电桩功率的要求越来越大。将汽车配备的蓄电池用作住宅电源的趋势正在加速，因此双向变换器的研究越来越多，通过利用该装置，不仅可将电动汽车用作应急电源，而且如果利用得好，还有助于节约电费；在电网电费比较便宜的时候，可以给电动车充电，因灾害等原因造成停电的时候可以作为应急电源供给家用电器，同时在电价比较高的时段能够并网发电；因此变换器的效率越高，价格越便宜，用户获得的好处就会越多，并网电流与应急电源的质量越好，对电网的污染及用电设备的损害越小。
[0003]常用的家用充电模块中的功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)拓扑，多为升压电路(Boost)，流量控制器HPFC，图腾柱PFC等常用拓扑。可参考图1所示的市场上比较常用的功率模块可知，其应用于大电流双向变换器，功率提升通过封装更大的器件实现，虽然这一方案比较简洁，控制简单，但是模块成本较高，功率越大导致纹波电流越大，引起滤波器体积变高；为此该方案存在缺陷，其滤波器的体积比较大，波纹电流对应增加；在大功率应用场合电感很难变小，除非使用宽禁带器件提高开关频率，由此导致的变换器成本上升问题又无法克服。为此业内亟需一种能够有效解决大功率提升和转换效率问题，且成本较低的功率转换电路。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中家用充电模块存在的至少一种缺陷，提供一种能够克服大功率提升和转换效率问题，且成本较低的功率转换电路；本申请提供了一种三电平控制电路、功率变换装置及控制方法，其中，所述三电平控制电路的三相端口与两相端子之间包含两条第一主线路和两条第二主线路；
[0005]所述第一主线路包含多条第一变换支路，所述第二主线路包含两条电容支路和多条第二变换支路，所述第一变换支路和所述第二变换支路通过逆变器交错技术交错连接；每个所述电容支路上均串联有第三电容和第四电容，每个所述第一主线路的多个所述第一变换支路分别接入对应所述电容支路且接入点位于所述第三电容和所述第四电容之间。
[0006]在本申请一实施例中，所述三电平控制电路还包含电容电路，所述电容电路包含第一电容和第二电容；所述三相端口包含第一交流AC端口、第二AC端口和第三AC端口；所述两相端子包含第一直流DC端子和第二DC端子；所述第一电容和所述第二电容被耦合在第一AC端口和第三AC端口之间，且所述第一电容和所述第二电容之间具有一中间节点，所述第二AC端口通过所述中间节点分别与所述电容支路相连，且连接点位于各所述电容支路的第三电容与第四电容之间。
[0007]在本申请一实施例中，多个所述第一变换支路一端通过电感线圈并联接入所述第
一主线路；多个所述第二变换支路与所述电容支路并联接入所述第一DC端子和所述第二DC端子之间；其中所述第一变换支路与所述第二变换支路一一对应。
[0008]在本申请一实施例中，所述三电平控制电路为T型三电平控制电路或PFC三电平控制电路或I型三电平控制电路。
[0009]在本申请一实施例中，当所述三电平控制电路为T型三电平控制电路时，每条所述第一变换支路上串联有至少两个可控半导体器件，每条所述第二变换支路上串联有至少两个可控半导体器件；所述第一变换支路和所述第二变换支路一一对应交汇形成一交汇节点，且所述交汇节点位于所述第二变换支路上串联的所述可控半导体器件之间。
[0010]在本申请一实施例中，还提供一种功率变换装置，所述装置包含前述的三电平控制电路和控制模块，所述控制模块一端连接两条所述第一主线路各自的所述第一变换支路，且所述连接点位于所述第一主线路与所述第一变换支路之间；另一端连接第一电容、第二电容、第三电容和第四电容。
[0011]在本申请一实施例中，还提供一种应用于上述的功率变换装置的控制方法，所述控制模块根据电压环输出为每条所述第一主线路的多个所述第一变换支路提供同一电流参考值，通过闭环调节使各第一变换支路均流。
[0012]在本申请一实施例中，所述功率变换装置在充电过程中所述电压环为直流侧电压，在放电过程中所述电压环为交流侧电压；其中，所述直流侧电压等于所述第三电容和所述第四电容之和；所述交流侧电压等于所述第一电容和所述第二电容之和。
[0013]在本申请一实施例中，高频工作状态下所述第一变换支路和所述第二变换支路中每一路的逆变器之间度数相差360/N，N为所述第一主线路上的第一变换支路数量。
[0014]在本申请一实施例中，低频工作状态下，驱动电平相同。
[0015]本申请所提供的三电平控制电路、功率变换装置及控制方法减小开关器件的开关损耗，转换效率更高，且多路逆变器交错技术的应用，也减少滤波器件的纹波和体积，有效降低了实际应用成本。
[0016]为让本申请的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为现有技术中三电平控制电路的拓扑结构示意图；
[0019]图2为现有技术中绝缘栅双极晶体管的拓扑结构示意图；
[0020]图3为本申请一实施例所提供的三电平控制电路的拓扑结构示意图；
[0021]图4A为现有技术中PFC三电平控制电路的拓扑结构示意图；
[0022]图4B为本申请一实施例所提供的PFC三电平控制电路的拓扑结构示意图；
[0023]图4C为本申请一实施例所提供的I型三电平控制电路的拓扑结构示意图；
[0024]图5为本申请一实施例所提供的控制模块与三电平控制电路的连接结构示意图；
[0025]图6为本申请一实施例所提供的控制模块的控制原理示意图；
[0026]图7为本申请一实施例所提供的控制方法的控制逻辑示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0029]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平控制电路，其特征在于，所述三电平控制电路的三相端口与两相端子之间包含两条第一主线路和两条第二主线路；所述第一主线路包含多条第一变换支路，所述第二主线路包含两条电容支路和多条第二变换支路，所述第一变换支路和所述第二变换支路通过逆变器交错技术交错连接；每个所述电容支路上均串联有第三电容和第四电容，每个所述第一主线路的多个所述第一变换支路分别接入对应所述电容支路且接入点位于所述第三电容和所述第四电容之间。2.根据权利要求1所述的三电平控制电路，其特征在于，所述三电平控制电路还包含电容电路，所述电容电路包含第一电容和第二电容；所述三相端口包含第一AC端口、第二AC端口和第三AC端口；所述两相端子包含第一DC端子和第二DC端子；所述第一电容和所述第二电容被耦合在第一AC端口和第三AC端口之间，且所述第一电容和所述第二电容之间具有一中间节点，所述第二AC端口通过所述中间节点分别与每个所述电容支路相连，且连接点位于各所述电容支路的第三电容与第四电容之间。3.根据权利要求2所述的三电平控制电路，其特征在于，所述第一变换支路与所述第一主线路之间串联有电感，多个所述第一变换支路一端通过电感并联接入所述第一主线路；多个所述第二变换支路与所述电容支路并联接入所述第一DC端子和所述第二DC端子之间；其中所述第一变换支路与所述第二变换支路一一对应。4.根据权利要求1所述的三电平控制电路，其特征在于，所述三电平控制电路为T型三电平控制电路或PFC三电平控制电路或I型三电平控制电路。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王越天，
申请(专利权)人：上海安世博能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：