一种三电平BOOST装置及其控制方法制造方法及图纸

本申请公开了一种三电平BOOST装置及其控制方法，涉及电力电子和新能源发电技术领域，装置的主电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管和第二二极管。该装置通过控制第一开关管和第三开关管导通，利用主电路输入端正负极之间的电压分别为第一电容和第二电容预充电，同时在第一电容和第二电容预充电完毕后，断开第一开关管和第三开关管并接通第二开关管，利用第一电容和第二电容的电压来分别为第三电容和第四电容预充电。本申请方案能够实现交错发波，同时还能减小电感纹波电流，降低电感值和设备体积。降低电感值和设备体积。降低电感值和设备体积。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平BOOST装置及其控制方法


[0001]本申请属于电力电子和新能源发电技术
，具体涉及一种三电平BOOST装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]在1500V光伏系统应用场景，考虑到IGBT耐压问题，直流升压部分需要使用三电平BOOST拓扑，主流方案为双BOOST三电平电路和飞跨电容三电平BOOST。双BOOST三电平电路技术路线，如果采用交错发波，系统共模电流会很大，实际应用中，一般采取同步发波控制方案，电感值较高，即使采用耦合电感设计，仍然存在相同纹波电流设计下电感体积大、成本高等缺点，不方便设计与成套。因此，目前的研究主要集中在如何对飞跨电容三电平BOOST电路进行优化，但双BOOST三电平电路和飞跨电容三电平电路都是基于输出侧直流电容直接串联的设计思路进行电路设计的，存在不能同时实现交错发波和电感值的优化。

技术实现思路

[0003]为此，本申请提供了一种三电平BOOST装置及其控制方法，旨在解决现有三电平BOOST电路不能同时实现交错发波和电感值优化，以及电感体积较大、设备成本高的问题。
[0004]为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
[0005]第一方面，本申请提供一种三电平BOOST装置，所述三电平BOOST装置的主电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管和第二二极管；
[0006]所述第一电感的第一端连接电源的正极，所述第一电感的第二端连接第一节点；所述第一电容的第一端连接第一节点，所述第一电容的第二端连接第三节点；所述第一开关管的第一端连接第一节点，所述第一开关管的第二端连接第二节点；
[0007]所述第二电容的第一端连接第二节点，所述第二电容的第二端连接第四节点；所述第三电容的第一端连接第二节点，所述第三电容的第二端连接BOOST装置的输出正极；所述第二开关管的第一端连接第二节点，所述第二开关管的第二端连接第三节点；
[0008]所述第三开关管的第一端连接连接第三节点，所述第三开关管的第二端连接第四节点；所述第四电容的第一端连接第三节点，所述第四电容的第二端连接所述BOOST装置的输出负极；
[0009]所述第一二极管的正极连接第一节点，所述第一二极管的负极连接BOOST装置的输出正极；所述第二二极管的正极连接所述BOOST装置的输出负极，所述第二二极管的负极连接第四节点；
[0010]所述第二电感的第一端连接第四节点，所述第二电感的第二端连接所述电源的负极。
[0011]进一步地，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为IGBT。
[0012]进一步地，所述第二开关管的导通状态与所述第一开关管和第三开关管的导通状
态相互交错。
[0013]进一步地，所述第一开关管与第三开关管的占空比相同。
[0014]进一步地，所述第一开关管与第三开关管对应的驱动信号周期相同。
[0015]进一步地，还包括第一限流元件和第二限流元件，第一限流元件设置在所述第一电容与第一二极管或所述第一电容与第二开关管之间的电路上；第二限流元件设置在所述第二电容与第二二极管或所述第二电容与第二开关管之间的电路上。
[0016]进一步地，所述第一限流元件和第二限流元件均为电感、电阻中的一种或多种。
[0017]第二方面，本申请提供一种三电平BOOST装置的控制方法，所述控制方法应用于第一方面提供的一种三电平BOOST装置，所述控制方法包括：
[0018]S1：当三电平BOOST装置的主电路输入端正负极之间带电之后，控制第一开关管和第三开关管同时导通，并断开第二开关管，利用主电路输入端正负极之间的电压分别为第一电容和第二电容预充电；
[0019]S2：调整第一开关管和第三开关管的占空比，使得第一电容与第二电容之间保持电压均衡；
[0020]S3：第一电容和第二电容预充电完毕后，控制第一开关管和第三开关管断开，并导通第二开关管，利用第一电容的电压为第三电容预充电，同时利用第二电容的电压为第四电容预充电；
[0021]S4：调整第二开关管的占空比，使得第一电容与第三电容、第二电容与第四电容之间保持电压均衡。
[0022]本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0023]通过本申请提供的三电平BOOST装置，其主电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管和第二二极管。其中，第一电感的第一端连接电源的正极，所述第一电感的第二端连接第一节点；所述第一电容的第一端连接第一节点，所述第一电容的第二端连接第三节点；所述第一开关管的第一端连接第一节点，所述第一开关管的第二端连接第二节点；
[0024]所述第二电容的第一端连接第二节点，所述第二电容的第二端连接第四节点；所述第三电容的第一端连接第二节点，所述第三电容的第二端连接BOOST装置的输出正极；所述第二开关管的第一端连接第二节点，所述第二开关管的第二端连接第三节点；
[0025]所述第三开关管的第一端连接连接第三节点，所述第三开关管的第二端连接第四节点；所述第四电容的第一端连接第三节点，所述第四电容的第二端连接所述BOOST装置的输出负极；
[0026]所述第一二极管的正极连接第一节点，所述第一二极管的负极连接BOOST装置的输出正极；第二二极管的正极连接所述BOOST装置的输出负极，所述第二二极管的负极连接第四节点；第二电感的第一端连接第四节点，所述第二电感的第二端连接所述电源的负极。在上述的主电路结构中，装置通过控制第一开关管和第三开关管导通，断开第二开关管，利用主电路输入端正负极之间的电压分别为第一电容和第二电容预充电，同时在第一电容和第二电容预充电完毕后，断开第一开关管和第三开关管，并接通第二开关管，利用第一电容和第二电容的电压来分别为第三电容和第四电容预充电。本申请方案选择在高压侧不直接串联电容的方式来设计三电平BOOST电路结构，能够实现交错发波，同时还能减小电感纹波
电流，降低电感值和设备体积。
[0027]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0028]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。
[0029]图1是根据一示例性实施例示出的三电平BOOST装置电路结构示意图；
[0030]图2是根据一示例性实施例示出的第二电容预充电电流的方向示意图；
[0031]图3是根据一示例性实施例示出的第一电容预充电电流的方向示意图；
[0032]图4是根据一示例性实施例示出的第三电容预充电电流的方向示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平BOOST装置，其特征在于，所述三电平BOOST装置的主电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管和第二二极管；所述第一电感的第一端连接电源的正极，所述第一电感的第二端连接第一节点；所述第一电容的第一端连接第一节点，所述第一电容的第二端连接第三节点；所述第一开关管的第一端连接第一节点，所述第一开关管的第二端连接第二节点；所述第二电容的第一端连接第二节点，所述第二电容的第二端连接第四节点；所述第三电容的第一端连接第二节点，所述第三电容的第二端连接BOOST装置的输出正极；所述第二开关管的第一端连接第二节点，所述第二开关管的第二端连接第三节点；所述第三开关管的第一端连接连接第三节点，所述第三开关管的第二端连接第四节点；所述第四电容的第一端连接第三节点，所述第四电容的第二端连接所述BOOST装置的输出负极；所述第一二极管的正极连接第一节点，所述第一二极管的负极连接BOOST装置的输出正极；所述第二二极管的正极连接所述BOOST装置的输出负极，所述第二二极管的负极连接第四节点；所述第二电感的第一端连接第四节点，所述第二电感的第二端连接所述电源的负极。2.根据权利要求1所述的一种三电平BOOST装置，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为IGBT。3.根据权利要求1所述的一种三电平BOOST装置，其特征在于，所述第二开关管的导通状态与所述第一开关管和第三开关管的导通状态相互交错。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：康成，张皎，齐泽锋，孟宪文，王启荣，王建强，冯勇，高方敏，
申请(专利权)人：北京科锐博润电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：