一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术方案提出了一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法及系统，通过输出电压与期望电压获得占空比，判断占空比的范围设置两种情况，并将跨电容电压与输出电压的一半作差，所述差值与设定的阈值电压作比较得出三种结果，将上述两个判断条件进行组合生成六种调制模式，根据调制模式的选择结果，为第一IGBT管、第二IGBT管生成驱动信号，为飞跨电容进行充放电，实现电容能量的分配，使其电容电压保持稳定和均衡，有效且可靠地解决了在电压过大或者过小的关键问题，具有响应速度快，维护方便，操作简单的优点。操作简单的优点。操作简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体为一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]BOOST电路是一种升压变换电路，可以使输出电压高于输入电压，这种电路广泛应用于开关电源、直流电机传动、光伏发电系统以及电动汽车的驱动控制等领域。BOOST电路又分为两电平电路和多电平电路，两电平电路主要用于电压等级较低的场合，而对于高压等级的场合主要使用多电平BOOST电路，其中以三电平电路最为常见。与两电平BOOST电路相比，三电平BOOST电路的功率器件电压应力减半，从而可以用较低耐压等级的功率器件实现较高等级的电压输出，且因其输入电流纹波大幅减小，可以大大降低电感的体积和成本，因此，三电平BOOST电路在高压系统中有着广泛应用前景。
[0003]在飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法上，传统的控制方法在控制器中引入了两个控制环路，分别对应输出电压控制环路以及飞跨电容电压控制环路，两个控制环路存在相互耦合的情况。
[0004]对于飞跨电容电压控制环路的参数的选择是目前的技术难题，如果参数设置过大，会致使开关管一直导通或关断，存在着电路失控的问题，如果参数设置过小，会导致飞跨电容电压偏离1/2母线电压，电路的功率器件存在过压损坏的风险。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法及系统，有效的控制住了飞跨电容电压，使得飞跨电容型三电平BOOST电路中实现电容均压。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，包括：
[0008]根据所述BOOST电路输出的实际电压和期望电压的差值计算得到占空比；
[0009]根据预设的占空比范围，确定所述占空比的所属预设范围；
[0010]将所述BOOST电路的飞跨电容电压与输出电压的一半作差得到差值，将所述差值与预设的电压范围作比较，得到所述差值的所属电压范围；
[0011]根据所述所属电压范围和所述所属预设范围，以及预设调制模式，确定所述BOOST电路的切换模态及切换顺序；所述预设调制模式由所属预设范围和所属电压范围组合得到对应的基本工作模态及其切换顺序；
[0012]根据所述的切换模态及切换顺序生成所述BOOST电路中的两个IGBT管的驱动信号，根据所述的驱动信号对所述BOOST电路进行控制。
[0013]进一步的，所述差值的所属电压范围为
‑
U
th
≤U
f
‑
U
o
/2≤U
th
、U
f
‑
U
o
/2＜
‑
U
th
和U
f
‑
U
o
/2＞U
th
，其中，U
f
是飞跨电容的电压，U
o
是输出电压，U
th
是设定的阈值电压。
[0014]进一步的，所述预设的占空比范围为0≤D＜0.5和0.5≤D≤1，其中D为占空比。
[0015]进一步的，所述基本工作模态包括：
[0016]第一模态为M1，对应第一IGBT管与第二IGBT管均导通；
[0017]第二模态为M2，对应第一IGBT管导通、第二IGBT管关断；
[0018]第三模态为M3，对应第一IGBT管关断、第二IGBT管导通；
[0019]第四模态为M4，对应第一IGBT管与第二IGBT管均关断。
[0020]进一步的，所述预设调制模式为调制模式A、调制模式B、调制模式C、调制模式D、调制模式E和调制模式F；
[0021]所述预设调制模式由所属预设范围和所属电压范围组合得到对应的基本工作模态及其切换顺序为：
[0022]所述调制模式A对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M4‑
M2‑
M4；
[0023]所述调制模式B对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M4‑
M3‑
M4；
[0024]所述调制模式C对应的基本工作模态及其切换顺序为：M2‑
M4‑
M2‑
M4；
[0025]所述调制模式D对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M1‑
M2‑
M1；
[0026]所述调制模式E对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M1‑
M3‑
M1；
[0027]所述调制模式F对应的基本工作模态及其切换顺序为：M2‑
M1‑
M2‑
M1。
[0028]进一步的，所述调制模式A的模态持续时间分别为M3：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；M2：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；
[0029]所述调制模式B的模态持续时间分别为M3：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；M3：DTs/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；
[0030]所述调制模式C的模态持续时间分别为M2：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；M2：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；
[0031]所述调制模式D的模态持续时间分别为M3：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；M2：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；
[0032]所述调制模式E的模态持续时间分别为M3：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；M3：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；
[0033]所述调制模式F的模态持续时间分别为M2：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；M2：(1
‑
D)T
S
/2；M1：DT
S
/2；
[0034]其中，T
S
是一个开关周期。
[0035]进一步的，所述的驱动信号对所述BOOST电路进行控制得到如下结果：
[0036]调制模式A中产生的飞跨电容的电压不变；
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，包括：根据所述BOOST电路输出的实际电压和期望电压的差值计算得到占空比；根据预设的占空比范围，确定所述占空比的所属预设范围；将所述BOOST电路的飞跨电容电压与输出电压的一半作差得到差值，将所述差值与预设的电压范围作比较，得到所述差值的所属电压范围；根据所述所属电压范围和所述所属预设范围，以及预设调制模式，确定所述BOOST电路的切换模态及切换顺序；所述预设调制模式由所属预设范围和所属电压范围组合得到对应的基本工作模态及其切换顺序；根据所述的切换模态及切换顺序生成所述BOOST电路中的两个IGBT管的驱动信号，根据所述的驱动信号对所述BOOST电路进行控制。2.根据权利要求1所述的一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，所述差值的所属电压范围为
‑
U
th
≤U
f
‑
U
o
/2≤U
th
、U
f
‑
U
o
/2＜
‑
U
th
和U
f
‑
U
o
/2＞U
th
，其中，U
f
是飞跨电容的电压，U
o
是输出电压，U
th
是设定的阈值电压。3.根据权利要求2所述的一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，所述预设的占空比范围为0≤D＜0.5和0.5≤D≤1，其中D为占空比。4.根据权利要求3所述的一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，所述基本工作模态包括：第一模态为M1，对应第一IGBT管与第二IGBT管均导通；第二模态为M2，对应第一IGBT管导通、第二IGBT管关断；第三模态为M3，对应第一IGBT管关断、第二IGBT管导通；第四模态为M4，对应第一IGBT管与第二IGBT管均关断。5.根据权利要求4所述的一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，所述预设调制模式为调制模式A、调制模式B、调制模式C、调制模式D、调制模式E和调制模式F；所述预设调制模式由所属预设范围和所属电压范围组合得到对应的基本工作模态及其切换顺序为：所述调制模式A对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M4‑
M2‑
M4；所述调制模式B对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M4‑
M3‑
M4；所述调制模式C对应的基本工作模态及其切换顺序为：M2‑
M4‑
M2‑
M4；所述调制模式D对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M1‑
M2‑
M1；所述调制模式E对应的基本工作模态及其切换顺序为：M3‑
M1‑
M3‑
M1；所述调制模式F对应的基本工作模态及其切换顺序为：M2‑
M1‑
M2‑
M1。6.根据权利要求5所述的一种飞跨电容型三电平BOOST电路的控制方法，其特征在于，所述调制模式A的模态持续时间分别为M3：DT
S
/2；M4：(1
‑
D)T
S
/2；M2：DT
S

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，武汇涛，王文波，周洪伟，张帆，陈瑜轩，蔡文龙，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：