一种三电平升压变换器及控制方法技术

本申请提供了一种三电平升压变换器及控制方法，该三电平升压变换器包括：电感、第一开关模组、第二开关模组、第三开关模组、第一二极管、第二二极管、飞跨电容和控制器。第一开关模组与第二开关模组的开关频率相同，第三开关模组的开关频率大于或等于第一开关模组的开关频率，电感的充放电频率大于第三开关模组的开关频率。通过控制第一开关模组和第二开关模组以相同的开关频率配合第三开关模组进行开关动作，给电感进行充放电。在第一开关模组和第二开关模组的开关频率不变的情况下，实现电感在一个控制周期内多次充放电，降低了电感的纹波电流；进而使用体积较小、成本较低且感量较低的电感作为变换器中的元器件，降低变换器的尺寸与成本。尺寸与成本。尺寸与成本。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平升压变换器及控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种三电平升压变换器及控制方法。

技术介绍

[0002]升压变换器，也称升压转换器，是一种升压功率变换电路，能够将输入电压升压输出，从而实现功率变换。
[0003]常用的一种三电平升压变换器中，通过控制器发送给变换器中两个开关管不对称的驱动信号，来提高电感的充放电频率，进而降低电感的纹波电流，能够降低电感的体积，达到缩小三电平升压变换器体积的目的。
[0004]相较于传统两电平升压变换器，上述三电平升压变换器，在开关器件的开关频率与两电平升压变换器开关频率相同的情况下，电感电流可以实现两倍频效果。若需要进一步增加电感电流的倍频效果，降低电感电流的纹波，则需要提升开关器件的开关频率。
[0005]但是在实际产品应用中，由于开关器件的开关频率受器件特性和应用场合限制，其开关频率很难实现倍频提升。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请实施例提供了一种三电平升压变换器及控制方法，旨在降低电感体积，进而使得三电平升压变换器的体积缩小，成本降低。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种三电平升压变换器，包括：电感、第一开关模组、第二开关模组、第三开关模组、第一二极管、第二二极管、飞跨电容和控制器；
[0008]电感的第一端和第二端分别连接变换器的第一输入端和第一二极管的阳极，第二二极管的阳极和阴极分别连接第一二极管的阴极和变换器的第一输出端；
[0009]第二开关模组的第一端和第二端分别连接第一二极管的阳极和第一开关模组的第一端，第一开关模组的第二端连接变换器的第二输入端；
[0010]第三开关模组的第一端连接第二开关模组的第二端，飞跨电容的两端分别连接第一二极管的阴极和第三开关模组的第二端；
[0011]第一开关模组的开关频率和第二开关模组的开关频率相同，第三开关模组的开关频率大于或等于第一开关模组的开关频率；
[0012]控制器，用于控制第三开关模组与第一开关模组和第二开关模组进行开关动作给电感进行充放电，电感的充放电频率大于第三开关模组的开关频率。
[0013]优选地，控制器，具体用于向第一开关模组发送第一驱动信号，向第二开关模组发送第二驱动信号，向第三开关模组发送第三驱动信号，使第一开关模组的开关频率和第三开关模组的开关频率相同；第二开关模组的导通时间与第三开关模组的关断时间之差等于第一开关模组的导通时间。
[0014]优选地，第一开关模组的导通时间与变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。
[0015]优选地，控制器，具体用于向第一开关模组发送第二驱动信号，向第二开关模组发送第一驱动信号，向第三开关模组发送第三驱动信号，使第一开关模组的开关频率和第三开关模组的开关频率相同；第一开关模组的导通时间与第三开关模组的关断时间之差等于第二开关模组的导通时间。
[0016]优选地，第二开关模组的导通时间与变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。
[0017]优选地，第三开关模组包括串联的第三开关管和第四开关管，第三开关管的体二极管和第四开关管的体二极管对顶；第一开关模组、第二开关模组、第三开关管和第四开关管的开关频率相同。
[0018]优选地，控制器，具体用于向第一开关模组发送第一驱动信号，向第二开关模组发送第二驱动信号，向第三开关管发送第三驱动信号，向第四开关管发送第四驱动信号，使第三开关模组的开关频率大于第一开关模组的开关频率；第一开关模组的导通时间和第三开关管的关断时间之差等于第二开关模组的导通时间和第四开关管的关断时间之差。
[0019]优选地，第二开关模组的导通时间与第四开关管的关断时间之差，与变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。
[0020]优选地，第三开关模组包括第五开关管，第五开关管的开关频率大于第一开关模组的开关频率；
[0021]控制器，具体用于向第一开关模组发送第一驱动信号，向第二开关模组发送第二驱动信号，向第五开关管发送第五驱动信号，使第三开关模组的开关频率大于第一开关模组的开关频率；第五开关管和第一开关模组同时导通的持续时间，与第五开关管和第二开关模组同时导通的持续时间相同。
[0022]优选地，变换器还包括：第六开关管，第六开关管的两端分别连接第三开关模组的第二端和第一开关模组的第二端。
[0023]优选地，变换器还包括第一输出电容、第二输出电容、第三二极管和第四二极管；
[0024]第二输出电容的两端分别连接变换器的第一输出端和第一输出电容的第一端，第一输出电容的第二端连接变换器的第二输出端；
[0025]第三二极管的阳极连接第三开关模组的第二端，第三二极管的阴极连接第一输出电容和第二输出电容的公共端；
[0026]第四二极管的阳极连接第三二极管的阴极，第四二极管的阴极连接第一二极管的阴极。
[0027]优选地，第一开关模组包括至少一个开关管，第二开关模组包括至少一个开关管。
[0028]第二方面，本申请实施例提供了一种三电平升压变换器的控制方法，三电平升压变换器包括：电感、第一开关模组、第二开关模组、第三开关模组、第一二极管、第二二极管、飞跨电容和控制器；
[0029]方法包括：
[0030]控制第三开关模组与第一开关模组和第二开关模组进行开关动作给电感进行充放电；第一开关模组和第二开关模组的开关频率相同，第三开关模组的开关频率大于或等于第一开关模组的开关频率，电感的充放电频率大于第三开关模组的开关频率。
[0031]优选的，控制第一开关模组、第二开关模组和第三开关模组进行开关动作给电感
进行充放电，包括：
[0032]向第一开关模组发送第一驱动信号，向第二开关模组发送第二驱动信号，向第三开关模组发送第三驱动信号，使第一开关模组、第二开关模组和第三开关模组的开关频率相同；第二开关模组的导通时间与第三开关模组的关断时间之差等于第一开关模组的导通时间。
[0033]优选地，控制第一开关模组、第二开关模组和第三开关模组进行开关动作给电感进行充放电，包括：
[0034]向第一开关模组发送第二驱动信号，向第二开关模组发送第一驱动信号，向第三开关模组发送第三驱动信号，使第一开关模组、第二开关模组和第三开关模组的开关频率相同；第一开关模组的导通时间与第三开关模组的关断时间之差等于第二开关模组的导通时间。
[0035]优选地，第三开关模组包括串联的第三开关管和第四开关管，第三开关管的体二极管和第四开关管的体二极管对顶，第一开关模组、第二开关模组、第三开关管和第四开关管的开关频率相同；
[0036]控制所述第一开关模组、第二开关模组和第三开关模组进行开关动作给电感进行充放电，包括：
[0037]向第一开关模组发送第一驱动信号，向第二开关模组发送第二驱动信号，向第三开关管发送第三驱动信号，向第四开关管发送第四驱动信号，使第三开关模组的开关频率大于第一开关模组的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平升压变换器，其特征在于，所述三电平升压变换器包括：电感、第一开关模组、第二开关模组、第三开关模组、第一二极管、第二二极管、飞跨电容和控制器；所述电感的第一端和第二端分别连接变换器的第一输入端和所述第一二极管的阳极，所述第二二极管的阳极和阴极分别连接所述第一二极管的阴极和所述变换器的第一输出端；所述第二开关模组的第一端和第二端分别连接所述第一二极管的阳极和所述第一开关模组的第一端，所述第一开关模组的第二端连接所述变换器的第二输入端；所述第三开关模组的第一端连接所述第二开关模组的第二端，所述飞跨电容的两端分别连接所述第一二极管的阴极和所述第三开关模组的第二端；所述第一开关模组的开关频率和所述第二开关模组的开关频率相同，所述第三开关模组的开关频率大于或等于所述第一开关模组的开关频率；所述控制器，用于控制所述第三开关模组与所述第一开关模组和所述第二开关模组进行开关动作给所述电感进行充放电，所述电感的充放电频率大于所述第三开关模组的开关频率。2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述控制器，具体用于向所述第一开关模组发送第一驱动信号，向所述第二开关模组发送第二驱动信号，向所述第三开关模组发送第三驱动信号，使所述第一开关模组的开关频率和所述第三开关模组的开关频率相同；所述第二开关模组的导通时间与所述第三开关模组的关断时间之差等于所述第一开关模组的导通时间。3.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于，所述第一开关模组的导通时间与所述变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。4.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述控制器，具体用于向所述第一开关模组发送第二驱动信号，向所述第二开关模组发送第一驱动信号，向所述第三开关模组发送第三驱动信号，使所述第一开关模组的开关频率和所述第三开关模组的开关频率相同；所述第一开关模组的导通时间与所述第三开关模组的关断时间之差等于所述第二开关模组的导通时间。5.根据权利要求4所述的变换器，其特征在于，所述第二开关模组的导通时间与所述变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。6.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述第三开关模组包括串联的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的体二极管和所述第四开关管的体二极管对顶；所述第一开关模组、所述第二开关模组、所述第三开关管和所述第四开关管的开关频率相同。7.根据权利要求6所述的变换器，其特征在于，所述控制器，具体用于向所述第一开关模组发送第一驱动信号，向所述第二开关模组发送第二驱动信号，向所述第三开关管发送第三驱动信号，向所述第四开关管发送第四驱动信号，使所述第三开关模组的开关频率大于所述第一开关模组的开关频率；所述第一开关模组的导通时间和所述第三开关管的关断时间之差等于所述第二开关模组的导通时间和所述第四开关管的关断时间之差。8.根据权利要求7所述的变换器，其特征在于，所述第二开关模组的导通时间与所述第四开关管的关断时间之差，与所述变换器的输出电压和输入电压的比值正相关。9.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述第三开关模组包括第五开关管，所
述第五开关管的开关频率大于所述第一开关模组的开关频率；所述控制器，具体用于向所述第一开关模组发送第一驱动信号，向所述第二开关模组发送第二驱动信号，向所述第五开关管发送第五驱动信号，使所述第三开关模组的开关频率大于所述第一开关模组的开关频率；所述第五开关管和所述第一开关模组同时导通的持续时间，与所述第五开关管和所述第二开关模组同时导通的持续时间相同。10.根据权利要求1
‑
9中任意一项所述的变换器，其特征在于，所述变换器还包括：第六开关管，所述第六开关管的两端分别连接所述第三开关模组的第二端和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凡宇，曹金虎，李欣，王浩，李伟，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：