[發明專利]級聯式直流電壓源及其控制方法

在審

• 申請號: 202010128452.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111262427A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉江龍;陳功玉;廖肇軍
• 申請（專利權）人: 深圳市安德普電源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

級聯式直流電壓源，包括M個直流變換器進行串聯，其特征在于，所述M個直流變換器中包括有至多一個低壓輸出的直流變換器和至少M?1個高壓輸出的直流變換器;通過引入一個低壓輸出的直流變換器與多個高壓輸出的直流變換器進行串聯，輸出覆蓋到了更低電壓，同時通過專利算法控制直流變換器工作點位置，達到提高輸出穩態、動態性能特性，降低工作損耗，提高直流電源的可靠性。

技術領域

本發明涉及電力電子控制領域，尤其是涉及級聯式直流電壓源及其控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，其應用范圍拓展到高壓領域，高壓領域的電力電子裝備測試、驗證就需要高電壓輸出的直流電壓源做配套，引起高電壓輸出的直流電壓源需求量增加；一般的高壓直流源常用三電平或級聯兩種方式實現，以達到用低壓器件實現高壓輸出的效果。

目前，級聯的方式實際上是用通常的直流變換器進行串聯疊加，直流變換器與直流變換器之間通過控制電路進行控制，從而起到改變直流變換器的串聯個數來控制輸出電壓值，具有控制簡便、電路簡單、器件應力低的優點；級聯式直流電源均采用相同的直流變換器進行串聯疊加，每個直流變換器具有相同的輸出電壓范圍：Voutmin~Voutmax，當有n個直流變換器級聯時，總的輸出電壓范圍則是Voutmin~n*Voutmax；為了保障良好的穩態、動態性能，一般情況下，Voutmax小于等于兩倍的Voutmin，考慮到兼容性，Voutmax多是等于兩倍的Voutmin，所以單個直流變換器的輸出電壓范圍可表示為：1/2Voutmax~Voutmax，直流電源的輸出電壓范圍為：1/2Voutmax~nVoutmax；直流變換器多是Buck降壓電路的變形，如常用的正激、半橋、全橋隔離電路，它們的工作特性與Buck降壓電路相同，所以它們的最佳輸出電壓工作點就是額定最大輸出電壓值：Voutmax，通常建議工作電壓點在3/4Voutmax~Voutmax范圍內。

但是現有的級聯方式存在直流電壓源的輸出電壓精度低，電壓輸出范圍不能覆蓋更低電壓，成本高等問題。

發明內容

本發明為克服上述情況不足，旨在提供一種能解決上述問題的技術方案。

級聯式直流電壓源，包括M個直流變換器進行串聯，所述M個直流變換器中包括有至多一個低壓輸出的直流變換器和至少M-1個高壓輸出的直流變換器。

進一步的，所述高壓輸出的直流變換器具有相同的輸出電壓范圍。

進一步的，所述低壓輸出的直流變換器的最低電壓輸出值小于高壓輸出的直流變換器的最低電壓輸出值。

進一步的，所述M是大于0的整數。

級聯式直流電壓源的控制方法，利用于權利要求1所述的級聯式直流電壓源，包括如下步驟：

步驟1：確定直流變換器的電壓輸出范圍：確定高壓輸出的直流變換器和低壓輸出的直流變換器的電壓輸出范圍以及建議工作電壓范圍，對高壓輸出的直流變換器和低壓輸出的直流變換器的電壓輸出范圍的最大值和最小值以及建議工作電壓范圍的最大值和最小值進行倍數統一換算；

步驟2：確定直流變換器的個數：將需要使用的輸出電壓除以高壓輸出的直流變換器的最高電壓值，當所得值為整數時，則直接取所得值為直流變換器的個數M，當所得值出現小數點時，則取整數部分的值進一后得到的值為直流變換器的個數M；

步驟3：確定是否啟用低壓輸出的直流變換器：當用M個高壓輸出的直流變換器直接工作，需要單個輸出電壓大于建議工作電壓的最小值時，說明高壓輸出的直流變換器在建議工作電壓區域，則不啟用低壓輸出的直流變換器；當啟用低壓輸出的直流變換器后，剩下的M-1個高壓輸出的直流變換器無法輸出需要使用的輸出電壓減去高壓輸出的直流變換器的最低電壓后的電壓值時，則不啟用低壓輸出的直流變換器；其他情況下則可啟用低壓輸出的直流變換器；