飞跨电容的预充电电路、控制方法及三电平转换器技术

本申请涉及一种飞跨电容的预充电电路、控制方法及三电平变换器，该预充电电路通过开关切换单元切换下母线电容与第一钳位单元或第二钳位单元的连接，并与同升压功率变换单元形成对应的正向预充回路和反向预充回路，实现根据供电电压与母线电压的关系选择预设的预充电方式对飞跨电容充电，通过开关切换单元切换下母线电容与第一钳位单元或第二钳位单元的连接，在预充电电路未正常工作时，切断向输入单元充电而产生输入端浮压的电流回路，以及预充电电路正常工作时，切断给下母线电容充电的异常电流回路，使得飞跨电容的电压可以等于半母线电压。通过本申请，解决飞跨电容升压电路中存在低频脉动电流、输入端存在的浮压且半导体器件易击穿的问题。体器件易击穿的问题。体器件易击穿的问题。

【技术实现步骤摘要】
飞跨电容的预充电电路、控制方法及三电平转换器


[0001]本申请涉及飞跨电容预充电
，尤其涉及一种飞跨电容的预充电电路、控制方法及三电平转换器。

技术介绍

[0002]相关技术的双二极管钳位型飞跨电容升压电路中，当存在多路飞跨电容升压电路并联时，当至少其中一路飞跨电容升压电路给母线电容充电，对于还未上电的飞跨电容升压电路而言，母线电压在电路启动前已经建立，此时存在给输入电容充电的电流通路，以造成在输入端形成浮压，较高的浮压易导致未上电的飞跨电容升压电路误启动，且存在着触电风险；同时，相关技术中的飞跨电容升压电路还存在具有低频脉动电流、易出现上、下母线电容的电压不平衡以及电路启动时对应的半导体器件电压应力大、易击穿对应的半导体器件的问题。
[0003]针对相关技术的飞跨电容升压电路中存在低频脉动电流、输入端存在的浮压且电路中的半导体器件易击穿的问题，尚未存在有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种飞跨电容的预充电电路、控制方法及三电平转换器，以至少解决相关技术的飞跨电容升压电路中存在低频脉动电流、输入端存在的浮压且电路中的半导体器件易击穿的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种飞跨电容的预充电电路，包括输入单元、升压功率变换单元、飞跨电容、第一钳位单元、第二钳位单元、开关切换单元、上母线电容和下母线电容，其中，所述输入单元，分别与供电单元、母线和所述升压功率变换单元电连接，用于将所述供电单元提供的供电电压输送至所述母线和所述升压功率变换单元；在所述供电电压大于所述母线的母线电压时，所述升压功率变换单元与所述飞跨电容、所述第一钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容依次电连接并形成正向预充回路；在所述供电电压小于所述母线电压时，所述升压功率变换单元与所述飞跨电容、所述第二钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容依次电连接并形成反向预充回路，其中，所述正向预充回路用于基于所述供电电压对所述飞跨电容进行充电，所述反向预充回路用于基于所述上母线电容和所述下母线电容的中间连接点处所对应的半母线电压对所述飞跨电容进行充电；所述开关切换单元，用于将所述中间连接点选择性地与所述第一钳位单元或所述第二钳位单元电连接。
[0006]在其中一些实施例中，所述预充电电路还包括控制模块，所述开关切换单元包括受控开关，所述受控开关包括第一输入端、第一受控端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端与所述下母线电容电连接，所述第一受控端与所述控制模块电连接，所述第一输出端与所述第一钳位单元的输出端电连接，所述第二输出端与所述第二钳位单元的输入端电连接，其中，所述控制模块，用于向所述受控开关输出对应的使能信号；所述受控开关，用
于根据接收到的所述使能信号，对应控制所述第一输入端选择性地与所述第一输出端或所述第二输出端连通。
[0007]在其中一些实施例中，所述开关切换单元还包括限流单元，所述限流单元的第一端与所述下母线电容电连接，所述限流单元的第二端与所述受控开关的第一输入端电连接，其中，所述限流单元用于限定流经所述受控开关、所述第一钳位单元和所述第二钳位单元的电流大小。
[0008]在其中一些实施例中，所述受控开关包括双稳态继电器，所述双稳态继电器包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口，所述第一端口对接所述第一输入端，所述第二端口对接所述第一输出端，所述第三端口对接所述第二输出端，所述第四端口对接所述第一受控端，所述第五端口电连接第一电源，其中，所述双稳态继电器，用于在所述第四端口接收到的所述使能信号的电平为预设高电平时，控制所述第一端口与所述第二端口连通，以使所述中间连接点连接所述第一钳位单元，以及在所述第四端口接收到的所述使能信号的电平为预设低电平时，控制所述第一端口与所述第三端口连通，以使所述中间连接点连接所述第二钳位单元。
[0009]在其中一些实施例中，所述升压功率变换电路包括电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管T1和第二开关管T2，所述输入单元包括输入电容Cin和旁路二极管D3；所述输入电容Cin的一端分别电连接所述旁路二极管D3的阳极和所述电感L的第一端，所述电感L的第二端分别电连接所述第一开关管T1的输入端和第二二极管D2的阳极，所述第一开关管T1的输出端分别电连接所述第二开关管T2的输入端、所述飞跨电容的第一端和所述第一钳位单元的输入端，所述第二开关管T2的输出端连接至所述输入电容Cin的另一端，所述第一开关管T1的受控端和所述第二开关管T2的受控端均与所述控制模块电连接，第二二极管D2的阴极分别电连接所述第一二极管D1的阳极、所述飞跨电容的第二端和所述第二钳位单元的输出端，所述第一二极管D1的阴极和所述旁路二极管D3的阴极均电连接所述母线。
[0010]在其中一些实施例中，所述第一钳位单元和所述第二钳位单元均为二极管。
[0011]第二方面，本申请提供了一种预充电电路的控制方法，应用于第一方面所述的飞跨电容的预充电电路，所述控制方法包括：
[0012]判断所述供电电压是否大于所述母线电压；
[0013]在判断到所述供电电压大于所述母线电压的情况下，使能所述开关切换单元将所述第一钳位单元与所述下母线电容连接，并通过第一预设充电方式所对应的正向预充回路，基于所述供电电压向所述飞跨电容充电，直至所述飞跨电容的电压大于预设启动电压，其中，所述正向预充回路由所述电感L、所述第一开关管T1、所述第二二极管D2、所述第一钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容所构成；
[0014]在判断到所述供电电压小于所述母线电压的情况下，使能所述开关切换单元将所述第二钳位单元与所述下母线电容连接，并通过第二预设充电方式所对应的反向预充回路，基于所述半母线电压向所述飞跨电容充电，直至所述飞跨电容的电压大于预设启动电压，其中，所述反向预充回路由所述输入电容Cin、所述电感L、所述第一开关管T1对应的续流二极管TD1、所述第二开关管T2、所述第二钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容构成。
[0015]在其中一些实施例中，在通过第一预设充电方式所对应的正向预充回路，基于所述供电电压向所述飞跨电容充电过程中，所述控制方法包括：
[0016]在第一预设时间内向所述第一开关管T1输送预设占空比的第一脉冲信号；
[0017]在所述第一开关管T1根据其受控端接收到的所述第一脉冲信号，控制所述第一开关管T1的输入端与输出端连通时，所述电感L、所述第一开关管T1、所述第一钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容形成所述正向预充回路对应的储能回路，并基于所述供电电压给所述电感L储能，以及在所述第一开关管T1根据其受控端接收到的所述第一脉冲信号，控制所述第一开关管T1的输入端与输出端断开时，所述电感L、所述第二二极管D2、所述飞跨电容、所述第一钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容形成所述正向预充回路对应的放电回路，以基于所述供电电压对所述飞跨电容充电；
[0018]在对所述飞跨电容充电所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞跨电容的预充电电路，其特征在于，包括输入单元、升压功率变换单元、飞跨电容、第一钳位单元、第二钳位单元、开关切换单元、上母线电容和下母线电容，其中，所述输入单元，分别与供电单元、母线和所述升压功率变换单元电连接，用于将所述供电单元提供的供电电压输送至所述母线和所述升压功率变换单元；在所述供电电压大于所述母线的母线电压时，所述升压功率变换单元与所述飞跨电容、所述第一钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容依次电连接并形成正向预充回路；在所述供电电压小于所述母线电压时，所述升压功率变换单元与所述飞跨电容、所述第二钳位单元、所述开关切换单元及所述下母线电容依次电连接并形成反向预充回路，其中，所述正向预充回路用于基于所述供电电压对所述飞跨电容进行充电，所述反向预充回路用于基于所述上母线电容与所述下母线电容的中间连接点处所对应的半母线电压对所述飞跨电容进行充电；所述开关切换单元，用于将所述中间连接点选择性地与所述第一钳位单元或所述第二钳位单元电连接。2.根据权利要求1所述的飞跨电容的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括控制模块，所述开关切换单元包括受控开关，所述受控开关包括第一输入端、第一受控端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端与所述下母线电容电连接，所述第一受控端与所述控制模块电连接，所述第一输出端与所述第一钳位单元的输出端电连接，所述第二输出端与所述第二钳位单元的输入端电连接，其中，所述控制模块，用于向所述受控开关输出对应的使能信号；所述受控开关，用于根据接收到的所述使能信号，对应控制所述第一输入端选择性地与所述第一输出端或所述第二输出端连通。3.根据权利要求2所述的飞跨电容的预充电电路，其特征在于，所述开关切换单元还包括限流单元，所述限流单元的第一端与所述下母线电容电连接，所述限流单元的第二端与所述受控开关的第一输入端电连接，其中，所述限流单元用于限定流经所述受控开关、所述第一钳位单元和所述第二钳位单元的电流大小。4.根据权利要求2所述的飞跨电容的预充电电路，其特征在于，所述受控开关包括双稳态继电器，所述双稳态继电器包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口，所述第一端口对接所述第一输入端，所述第二端口对接所述第一输出端，所述第三端口对接所述第二输出端，所述第四端口对接所述第一受控端，所述第五端口电连接第一电源，其中，所述双稳态继电器，用于在所述第四端口接收到的所述使能信号的电平为预设高电平时，控制所述第一端口与所述第二端口连通，以使所述中间连接点连接所述第一钳位单元，以及在所述第四端口接收到的所述使能信号的电平为预设低电平时，控制所述第一端口与所述第三端口连通，以使所述中间连接点连接所述第二钳位单元。5.根据权利要求2所述的飞跨电容的预充电电路，其特征在于，所述升压功率变换电路包括电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一开关管T1和第二开关管T2，所述输入单元包括输入电容Cin和旁路二极管D3；所述输入电容Cin的一端分别电连接所述旁路二极管D3的阳极和所述电感L的第一端，所述电感L的第二端分别电连接所述第一开关管T1的输入端和第二二极管D2的阳极，所述第一开关管T1的输出端分别电连接所述第二开关管T2的输入
端、所述飞跨电容的第一端和所述第一钳位单元的输入端，所述第二开关管T2的输出端连接至所述输入电容Cin的另一端，所述第一开关管T1的受控端和所述第二开关管T2的受控端均与所述控制模块电连接，第二二极管D2的阴极分别电连接所述第一二极管D1的阳极、所述飞跨电容的第二端和所述第二钳位单元的输出端，所述第一二极管D1的阴极和所述续流二极管D3的阴极均电连接所述母线。6.根据权利要求5所述的飞跨电容的预充电电路，其特征在于，所述第一钳位单元和所述第二钳位单元均为二极管。7.一种预充电电路的控制方法，应用于权利要求5所述的飞跨电容的预充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅朝朝，刘超群，陈柏生，
申请(专利权)人：深圳科士达新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：