【技术实现步骤摘要】
本公开关于一种多电平转换电路及其控制方法，特别涉及一种多电平交流/直流转换电路、多电平直流/直流转换电路及其控制方法。
技术介绍
1、电能转换电路，例如交流/直流转换电路或直流/直流转换电路，包含飞跨电容多电平电路。为了提升飞跨电容多电平电路的效率，飞跨电容多电平电路中的整流二极管会替换成同步整流开关。然而，同步整流关管的关断时间需进行设置，而关断时间的设置方式会直接影响到电能转换电路的运行状态。当设置的关断时间较早时，容易造成电能转换电路的损耗较大。当设置的关断时间较晚时，则会导致负电流流经飞跨电容，进而造成电能转换电路无法正常工作。又由于电能转换电路中的同步整流开关需依靠飞跨电容钳位，故当流经飞跨电容的电流过大时会造成同步整流开关损坏。
2、为了精准的控制同步整流开关的关断时间，传统飞跨电容多电平电路利用增加零电流检测功能或额外增加硬件过零点检测电路，以确保同步整流开关的实时关断功能，进而优化电路效率。然而若交流/直流转换电路搭配零电流检测功能，因高频率的开关引起的电流纹波在轻载下所造成电流方向的反复切换，以及采样电路与数字采样等环节引入的误差，导致控制器容易对当前电流的正负号出现误判，从而影响到软件的零电流检测功能。交流/直流转换电路若搭配硬件过零点检测电路，则额外增加了成本与布局难度，同时有可能受到线路延迟的影响从而导致负电流的产生。
3、因此，如何发展一种多电平交流/直流转换电路、多电平直流/直流转换电路及其控制方法来解决现有技术所面临的问题，实为本领域急需面对的课题。
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1、本公开的目的在于提供一种多电平交流/直流转换电路、多电平直流/直流转换电路及其控制方法，根据输入电压，输出电压，主开关导通间隔的时长，开关周期和主开关的占空比计算同步整流开关的占空比，因此本公开的多电平交流/直流转换电路及多电平直流/直流转换电路成本降低，可靠性增强。
2、为达上述目的，本公开的一优选实施例为提供一种多电平交流/直流转换电路，包含第一输入端、第二输入端、输出正极、输出负极、开关桥臂、电感、n电平变换支路及控制模块，n为大于2的自然数。第一输入端和第二输入端用于接收输入电压。输出正极及输出负极用于给负载提供输出电压。开关桥臂连接于输出正极和输出负极之间，开关桥臂包含第一开关和第二开关，第一开关和第二开关串联连接并形成连接点，连接点连接至第一输入端。电感包含第一端及第二端，电感的第一端电连接至第二输入端。n电平变换支路包含(n-1)个上开关、(n-1)个下开关及(n-2)个飞跨电容。(n-1)个上开关中的第一个上开关至第(n-1)个上开关依次串联连接于电感的第二端和输出正极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个上连接点。(n-1)个下开关中的第一个下开关至第(n-1)个下开关依次串联连接于电感的第二端和输出负极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个下连接点，第一个下开关至第(n-1)个下开关依次与第一个上开关至第(n-1)个上开关对应，且第一个至第(n-2)个上连接点分别和第一个至该第(n-2)个下连接点对应，并形成第一对至第(n-2)对连接点。(n-2)个飞跨电容依次连接于第一对连接点之间至第(n-2)对连接点之间。控制模块架构于当多电平交流/直流转换电路工作于断续导通模式时：当第一输入端的电位低于第二输入端的电位时，将(n-1)个下开关及(n-1)个上开关分别作为(n-1)个主开关及(n-1)个同步整流开关，当第一输入端的电位高于第二输入端的电位时，将(n-1)个上开关及(n-1)个下开关分别作为(n-1)个主开关及(n-1)个同步整流开关。控制(n-1)个主开关依据开关周期动作，并且依次间隔时长导通。至少根据输入电压、输出电压、时长、开关周期和(n-1)个主开关的占空比计算(n-1)个同步整流开关的占空比。
3、为达上述目的，本公开的另一优选实施例为提供一种适用于多电平交流/直流转换电路的控制方法。多电平交流/直流转换电路包含第一输入端、第二输入端、输出正极、输出负极、开关桥臂、电感及n电平变换支路，n为大于2的自然数。第一输入端和第二输入端用于接收输入电压。输出正极及输出负极用于给负载提供输出电压。开关桥臂连接于输出正极和输出负极之间，开关桥臂包含第一开关和第二开关，第一开关和第二开关串联连接并形成连接点，连接点连接至第一输入端。电感包含第一端及第二端，电感的第一端电连接至第二输入端。n电平变换支路包含(n-1)个上开关、(n-1)个下开关及(n-2)个飞跨电容。(n-1)个上开关中的第一个上开关至第(n-1)个上开关依次串联连接于电感的第二端和输出正极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个上连接点。(n-1)个下开关中的第一个下开关至第(n-1)个下开关依次串联连接于电感的第二端和输出负极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个下连接点，第一个下开关至第(n-1)个下开关依次与第一个上开关至第(n-1)个上开关对应，且第一个至第(n-2)个上连接点分别和第一个至该第(n-2)个下连接点对应，并形成第一对至第(n-2)对连接点。(n-2)个飞跨电容依次连接于第一对连接点之间至第(n-2)对连接点之间。控制方法包含以下步骤，首先，当多电平交流/直流转换电路工作于断续导通模式时，当第一输入端的电位低于第二输入端的电位时，将(n-1)个下开关及(n-1)个上开关分别作为(n-1)个主开关及(n-1)个同步整流开关，当第一输入端的电位高于第二输入端的电位时，将(n-1)个上开关及(n-1)个下开关分别作为(n-1)个主开关及(n-1)个同步整流开关。接着，控制(n-1)个主开关依据开关周期动作，并且依次间隔时长导通。接着，至少根据输入电压、输出电压、时长、开关周期和(n-1)个主开关的占空比计算(n-1)个同步整流开关的占空比。
4、为达上述目的，本公开的另一优选实施例为提供一种多电平直流/直流转换电路，包含第一输入端、第二输入端、输出正极、输出负极、电感、n电平变换支路及控制模块，n为大于2的自然数。第一输入端和第二输入端用于接收输入电压。输出正极及输出负极用于给负载提供输出电压，输出负极和输入负极相连。电感包含第一端及第二端，电感的第一端电连接至输入正极。n电平变换支路包含(n-1)个上开关、(n-1)个下开关及(n-2)个飞跨电容。(n-1)个上开关中的第一个上开关至第(n-1)个上开关依次串联连接于电感的第二端和输出正极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个上连接点。(n-1)个下开关中的第一个下开关至第(n-1)个下开关依次串联连接于电感的第二端和输出负极之间，并依次形成第一个至第(n-2)个下连接点，第一个下开关至第(n-1)个下开关依次与第一个上开关至第(n-1)个上开关对应，且第一个至第(n-2)个上连接点分别和第一个至该第(n-2)个下连接点对应，并形成第一对至第(n-2)对连接点。(n-2)个飞跨电容依次连接于第一对连接点之间至第(n-2)对连接点之间。控制模块架构于当多电平交流/直流转换电路工作于断续导通模式时，将(n-1)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多电平交流/直流转换电路，包含：
2.如权利要求1所述的多电平交流/直流转换电路，其中
3.如权利要求2所述的多电平交流/直流转换电路，其中当该(N-1)个上开关和该(N-1)个下开关采用非自举供电方式时，该同步整流开关的占空比为零以及该计算值减去一第一预设值两者中的较大值。
4.如权利要求2所述的多电平交流/直流转换电路，其中当该(N-1)个上开关和该(N-1)个下开关采用自举供电方式时，该同步整流开关的占空比为该计算值减去一第一预设值、一第二预设值以及零中的最大值。
5.如权利要求4所述的多电平交流/直流转换电路，其中该第二预设值小于或等于0.01。
6.如权利要求3或4所述的多电平交流/直流转换电路，其中该第一预设值小于或等于0.1。
7.如权利要求1所述的多电平交流/直流转换电路，其中：
8.一种适用于多电平交流/直流转换电路的控制方法，其中该多电平交流/直流转换电路包含：
9.如权利要求8所述的控制方法，其中
10.如权利要求9所述的控制方法，其中当该(N
11.如权利要求9所述的控制方法，其中当该(N-1)个上开关和该(N-1)个下开关采用自举供电方式时，该同步整流开关开关的占空比为该计算值减去一第一预设值、一第二预设值以及零中的最大值。
12.如权利要求11所述的控制方法，其中该第二预设值小于或等于0.01。
13.如权利要求10或11所述的控制方法，其中该第一预设值小于或等于0.1。
14.如权利要求8所述的控制方法，其中：
15.一种多电平直流/直流转换电路，包含：
16.如权利要求15所述的多电平直流/直流转换电路，其中
17.如权利要求16所述的多电平直流/直流转换电路，其中该同步整流开关的占空比为零以及该计算值减去一第一预设值两者中的较大值。
18.如权利要求17所述的多电平直流/直流转换电路，其中该第一预设值小于或等于0.1。
19.一种适用于多电平直流/直流转换电路的控制方法，其中该多电平直流/直流转换电路包含：
20.如权利要求19所述的控制方法，其中
21.如权利要求20所述的控制方法，其中该同步整流开关的占空比为零以及该计算值减去一第一预设值两者中的较大值。
22.如权利要求21所述的控制方法，其中该第一预设值小于或等于0.1。
...【技术特征摘要】
1.一种多电平交流/直流转换电路，包含：
2.如权利要求1所述的多电平交流/直流转换电路，其中
3.如权利要求2所述的多电平交流/直流转换电路，其中当该(n-1)个上开关和该(n-1)个下开关采用非自举供电方式时，该同步整流开关的占空比为零以及该计算值减去一第一预设值两者中的较大值。
4.如权利要求2所述的多电平交流/直流转换电路，其中当该(n-1)个上开关和该(n-1)个下开关采用自举供电方式时，该同步整流开关的占空比为该计算值减去一第一预设值、一第二预设值以及零中的最大值。
5.如权利要求4所述的多电平交流/直流转换电路，其中该第二预设值小于或等于0.01。
6.如权利要求3或4所述的多电平交流/直流转换电路，其中该第一预设值小于或等于0.1。
7.如权利要求1所述的多电平交流/直流转换电路，其中：
8.一种适用于多电平交流/直流转换电路的控制方法，其中该多电平交流/直流转换电路包含：
9.如权利要求8所述的控制方法，其中
10.如权利要求9所述的控制方法，其中当该(n-1)个上开关和该(n-1)个下开关采用非自举供电方式时，该同步整流开关的占空比为零以及该计算值减去一第一预设值两者中的较大值。
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【专利技术属性】
技术研发人员：董慨，王艺潮，胡玉华，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：
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