[發(fā)明專利]一種三電平boost共地系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710235158.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN107070215B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹彥哲;惠瑜;王波;梁歡迎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 特變電工西安電氣科技有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/156
• 分類號(hào): H02M3/156
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種三電平boost共地系統(tǒng)的控制方法，所述三電平boost共地系統(tǒng)包括輸入電源，輸入電源與輸入電容C1并聯(lián)且輸入電源的正極端串聯(lián)電感L，第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2串聯(lián)連接在電感L與輸入電源負(fù)極端，電感L的輸出端串聯(lián)第一二極管D1，第一二極管D1的陽極與電感L的輸出端相連接，第一二極管D1的陰極與第二二極管D2的陽極相連接，第二二極管D2的陰極與后級(jí)電路相連接，第一輸出電容C3與第二輸出電容C4串聯(lián)起來，第一輸出電容C3的正極與第二二極管D2的陰極相連接，第二輸出電容C4的負(fù)極與輸入電源負(fù)極端相連接，或者通過另一電感與輸入電源負(fù)極端相連接，均壓電容C2的正極連接第一二極管D1的陰極，均壓電容C2的負(fù)極連接至第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2串聯(lián)連接的連接點(diǎn)上，鉗位二極管D3的陽極與均壓電容C2的負(fù)極連接，鉗位二極管D3的陰極作為三電平的中心電平輸出端，與后級(jí)電路相連接；bypass二極管D4的陽極接至電感L的輸入端，而bypass二極管D4的陰極連接到第一輸出電容C3的正極，或者采用繼電器K代替bypass二極管D4，通過控制繼電器K的吸合而使系統(tǒng)工作在bypass模式時(shí)，進(jìn)一步減少系統(tǒng)損耗；采樣及控制單元分別從輸入電源端采樣輸入電源端的電壓u_pv和電流i_pv，從交流輸出端采樣第一交流輸出電壓u_dc1、第二交流輸出電壓u_dc2,和第三交流輸出電壓u_dc3，所述輸入電源端的電壓u_pv和電流i_pv的采樣點(diǎn)位于輸入電源的正極處，所述第一交流輸出電壓u_dc1的采樣點(diǎn)位于第二二極管D2的陰極端，所述第二交流輸出電壓u_dc2的采樣點(diǎn)位于鉗位二極管D3的陰極端，所述第三交流輸出電壓u_dc3的采樣點(diǎn)位于第一二極管D1的陰極端，所述采樣及控制單元的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別與第一升壓開關(guān)管Q1的柵極和第二升壓開關(guān)管Q2的柵極相連接，用于控制開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；

工作在bypass模式時(shí)，電源輸出電流直接流經(jīng)bypass二極管D4或繼電器K到達(dá)后級(jí)電路，只需要一個(gè)bypass二極管，有效的降低系統(tǒng)損耗，提高逆變器效率，進(jìn)而提高發(fā)電量；使用鉗位二極管D3，分別將第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2高壓側(cè)的電壓應(yīng)力鉗位至正負(fù)母線電壓，即第一輸出電容C3與第二輸出電容C4兩端的電壓值，這樣可選擇耐壓較低的開關(guān)管，進(jìn)而可降低系統(tǒng)成本；

工作在升壓模式，BOOST電路中的第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2交錯(cuò)導(dǎo)通，第一升壓開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，電流由輸入電源流經(jīng)電感L、第一升壓開關(guān)管Q1、均壓電容C2、第二二極管D2再經(jīng)過后級(jí)電路回到輸入電源的負(fù)極；而第二升壓開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)，電流由輸入電源流經(jīng)電感L、第一二極管D1、均壓電容C2、第二升壓開關(guān)管Q2回到輸入電源的負(fù)極；通過控制第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2的開通占空比，進(jìn)而控制均壓電容C2兩端的電壓，使其等于輸出電壓的一半，第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2的電壓也被控制為輸出電壓值的一半，這樣能夠選擇耐壓較低的開關(guān)管，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本；使用bypass二極管D4時(shí)能夠工作在交替導(dǎo)通模式，這樣電感L的頻率是開關(guān)管頻率的兩倍，有效減小電感L的體積、損耗以及成本，進(jìn)而可降低系統(tǒng)損耗以及成本；

其特征在于：所述三電平boost共地系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

1)、首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換AD采樣獲取母線電壓U_bus、均壓電容電壓U_middc；然后將母線電壓U_bus的一半與均壓電容電壓U_middc作差后，通過PI控制器得到中點(diǎn)占空比MidD；

2)、采樣Boost電感電流I_boost與電流參考值I_boost^*作差后，通過PI控制器得到總占空比Duty；

3)、將總占空比Duty與中點(diǎn)占空比相減，然后與載波比較后得到第一升壓開關(guān)管Q1的占空比Up_Duty；將總占空比Duty與中點(diǎn)占空比相加，然后與載波比較后得到第二升壓開關(guān)管Q2的占空比Down_Duty；若總占空比Duty大于等于0.5，則第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2載波相位相差180°，實(shí)現(xiàn)第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2交錯(cuò)導(dǎo)通，若總占空比小于0.5，則第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2載波相位同步，實(shí)現(xiàn)第一升壓開關(guān)管Q1與第二升壓開關(guān)管Q2同開同關(guān)。