一种电力电子变换器、谐振平衡电路及其控制方法技术

本申请提供一种电力电子变换器、谐振平衡电路及其控制方法，该谐振平衡电路在各半母线电容所接开关管的中点之间设置有谐振组件，通过控制各开关管的通断，能够使该谐振组件对于两个半母线电容进行能量中转，实现两个半母线电容之间的电压平衡；而且，设置各开关管在该谐振组件的谐振电流为零时进行通断状态切换，能够实现对于各开关管的软开关控制，降低了损耗；此外，该谐振平衡电路中仅需要第一至第四开关管这四个功率器件，进而避免了功率器件多而导致成本高的问题。而导致成本高的问题。而导致成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子变换器、谐振平衡电路及其控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，特别涉及一种电力电子变换器、谐振平衡电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，多电平技术应用日益普遍；但是由于电路应用工况较为复杂，为了确保电容分压均衡，平衡电路得到了研究。
[0003]目前常规的平衡电路包括两电平平衡桥、三电平平衡桥，也可以分为谐振平衡桥，非谐振平衡桥等。综合来看，有些平衡电路采用硬开关技术，存在平衡电路损耗较大的问题；有些平衡电路，虽采用谐振技术，但是需要较多功率器件，存在成本偏高等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种电力电子变换器、谐振平衡电路及其控制方法，降低损耗和成本。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0006]本申请第一方面提供了一种谐振平衡电路，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及谐振组件；其中，
[0007]所述第一开关管与所述第二开关管串联，串联后的支路与正半母线电容并联连接；
[0008]所述第三开关管与所述第四开关管串联，串联后的支路与负半母线电容并联连接；
[0009]所述第二开关管与所述第三开关管的连接点，与所述正半母线电容和所述负半母线电容的连接点相连；
[0010]所述谐振组件，其一端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接点相连，另一端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接点相连；
[0011]所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管及所述第四开关管，在所述谐振组件的谐振电流为零时进行通断状态切换。
[0012]可选的，所述谐振组件包括：串联连接的谐振电容和谐振电感。
[0013]可选的，各开关管均包括体二极管，或者均带有反并联二极管。
[0014]可选的，还包括：软启回路；
[0015]所述软启回路与所述第一开关管并联连接；或者，
[0016]所述软启回路与所述第四开关管并联连接。
[0017]可选的，所述软启回路包括：电阻。
[0018]本申请第二方面提供一种谐振平衡电路的控制方法，所述谐振平衡电路为如上述第一方面任一种所述的谐振平衡电路，所述控制方法包括：
[0019]S101、获取正半母线电容和负半母线电容的电压；
[0020]S102、判断两个半母线电容的电压之差是否大于等于预设值；
[0021]若所述电压之差大于等于所述预设值，则执行步骤S103；
[0022]S103、控制所述谐振平衡电路中相应开关管的通断，通过所述谐振平衡电路中的谐振组件进行能量转移，实现两个半母线电容之间的电压平衡。
[0023]可选的，在步骤S101之前，还包括：
[0024]S100、在上电时为所述谐振组件进行预充电，使其谐振电容电压达到任一半母线电容的电压。
[0025]可选的，在所述谐振平衡电路包括软启回路时，步骤S100，包括：
[0026]在两个半母线电容所接直流母线得电的同时，由所述软启回路为所述谐振组件进行预充电，使所述谐振组件的谐振电容电压达到与所述软启回路有连接关系的半母线电容的电压。
[0027]可选的，在步骤S103之前，还包括：
[0028]所述谐振组件的电压跟随相应半母线电容的电压进行相同变动。
[0029]可选的，若所述谐振电容电压与两个半母线电容中电压较小者的电压相同，则步骤S103，包括：
[0030]S201、控制第一通路内的开关管导通，使两个半母线电容中的电压较大者为所述谐振组件充电；
[0031]S202、控制第二通路内的开关管导通，使所述谐振组件向两个半母线电容中的电压较小者放电；
[0032]返回步骤S102，直至所述电压之差小于所述预设值；
[0033]若所述谐振电容电压与两个半母线电容中电压较大者的电压相同，则步骤S103，包括：
[0034]S301、控制第一通路内的开关管导通，使所述谐振组件向两个半母线电容中的电压较小者放电；
[0035]S302、判断两个半母线电容的电压之差是否大于等于所述预设值；
[0036]若电压之差仍然大于等于所述预设值，则执行步骤S303；
[0037]S303、控制第二通路内的开关管导通，使两个半母线电容中的电压较大者为所述谐振组件充电；
[0038]返回步骤S301，直至所述电压之差小于所述预设值。
[0039]可选的，若所述谐振电容电压与所述负半母线电容的电压相同，则所述第一通路内的开关管为：第一开关管和第三开关管；所述第二通路内的开关管为：第二开关管和第四开关管；
[0040]若所述谐振电容电压与所述正半母线电容的电压相同，则所述第一通路内的开关管为：第二开关管和第四开关管；所述第二通路内的开关管为：第一开关管和第三开关管。
[0041]可选的，各开关管的导通时间，均在所述谐振组件一半谐振周期的预设范围内。
[0042]本申请第三方面提供一种电力电子变换器，包括：主电路和控制单元；
[0043]所述主电路中的直流母线正负极之间，连接有如本申请第一方面任一种所述的谐振平衡电路；
[0044]所述主电路受控于所述控制单元；
[0045]所述控制单元用于执行如本申请第二方面任一种所述的谐振平衡电路的控制方法。
[0046]本申请提供的谐振平衡电路，其在各半母线电容所接开关管的中点之间设置有谐振组件，通过控制各开关管的通断，能够使该谐振组件对于两个半母线电容进行能量中转，实现两个半母线电容之间的电压平衡；而且，设置各开关管在该谐振组件的谐振电流为零时进行通断状态切换，能够实现对于各开关管的软开关控制，降低了损耗；此外，该谐振平衡电路中仅需要第一至第四开关管这四个功率器件，进而避免了功率器件多而导致成本高的问题。
附图说明
[0047]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0048]图1为本申请实施例提供的谐振平衡电路的结构示意图；
[0049]图2为现有技术提供的谐振平衡电路的结构示意图；
[0050]图3为本申请实施例提供的谐振平衡电路的具体结构示意图；
[0051]图4a和图4b分别为本申请实施例提供的谐振平衡电路的另外两种具体结构示意图；
[0052]图5为图4a所示结构下对于谐振电容进行预充电的电流路径示意图；
[0053]图6、图7、图8a和图8b分别为本申请实施例提供的谐振平衡电路的控制方法的四种流程图；
[0054]图9a和图9b分别为图4a所示结构下能量转移回路的两种示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振平衡电路，其特征在于，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及谐振组件；其中，所述第一开关管与所述第二开关管串联，串联后的支路与正半母线电容并联连接；所述第三开关管与所述第四开关管串联，串联后的支路与负半母线电容并联连接；所述第二开关管与所述第三开关管的连接点，与所述正半母线电容和所述负半母线电容的连接点相连；所述谐振组件，其一端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接点相连，另一端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接点相连；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管及所述第四开关管，在所述谐振组件的谐振电流为零时进行通断状态切换。2.根据权利要求1所述的谐振平衡电路，其特征在于，所述谐振组件包括：串联连接的谐振电容和谐振电感。3.根据权利要求1或2所述的谐振平衡电路，其特征在于，各开关管均包括体二极管，或者均带有反并联二极管。4.根据权利要求3所述的谐振平衡电路，其特征在于，还包括：软启回路；所述软启回路与所述第一开关管并联连接；或者，所述软启回路与所述第四开关管并联连接。5.根据权利要求4所述的谐振平衡电路，其特征在于，所述软启回路包括：电阻。6.一种谐振平衡电路的控制方法，其特征在于，所述谐振平衡电路为如权利要求1至5任一项所述的谐振平衡电路，所述控制方法包括：S101、获取正半母线电容和负半母线电容的电压；S102、判断两个半母线电容的电压之差是否大于等于预设值；若所述电压之差大于等于所述预设值，则执行步骤S103；S103、控制所述谐振平衡电路中相应开关管的通断，通过所述谐振平衡电路中的谐振组件进行能量转移，实现两个半母线电容之间的电压平衡。7.根据权利要求6所述的谐振平衡电路的控制方法，其特征在于，在步骤S101之前，还包括：S100、在上电时为所述谐振组件进行预充电，使其谐振电容电压达到任一半母线电容的电压。8.根据权利要求7所述的谐振平衡电路的控制方法，其特征在于，在所述谐振平衡电路包括软启回路时，步骤S100，包括：在两个半母线电容所接直流母线得电的同时，由所述软启回路为所述谐振组件进行预充电，使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何安然，陈鹏，孙帅，王志成，林磊明，高道伟，
申请(专利权)人：阳光电源南京有限公司，
类型：发明
国别省市：