[發(fā)明專利]一種用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110555766.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113315351B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘尚智;史敬祥;宮金武;查曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/088;H02M1/096;H02M3/155;H02M3/158
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路，包括兩路輔助供電電源、自舉驅(qū)動芯片、自舉電容、主自舉二極管和輔助自舉二極管；主自舉二極管采用級聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，陽極連接低一級驅(qū)動芯片供電電源，陰極連接于所驅(qū)動的高端驅(qū)動芯片自舉電容；輔助自舉二極管采用直連結(jié)構(gòu)，陽極連接至輔助供電電源，陰極連接至所驅(qū)動的高端驅(qū)動芯片自舉電容；每級驅(qū)動芯片的主自舉二極管和輔助自舉二極管采用共陰極接法，構(gòu)成陣列自舉二極管網(wǎng)絡(luò)。該陣列自舉驅(qū)動電路無需增加額外的輔助供電電源，僅通過增加輔助自舉二極管實(shí)現(xiàn)對自舉電容的多回路供電，從而緩解高端驅(qū)動芯片電壓跌落現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對高端驅(qū)動芯片的可靠供電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路。

背景技術(shù)

多電平拓?fù)潆娐房梢詼p小功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力、提高輸出電流波形質(zhì)量、減小無源器件體積，被廣泛應(yīng)用于高壓大功率場合，如光伏發(fā)電、直流輸電、高壓直掛儲能系統(tǒng)等。近年來，多電平拓?fù)浔贿M(jìn)一步用于低壓領(lǐng)域，因?yàn)樵撏負(fù)淇梢燥@著減小濾波電感等無源器件體積，優(yōu)化主回路開關(guān)管器件的選型，從而大幅提高變換器的效率和功率密度。然而，實(shí)現(xiàn)多電平輸出所需要的功率開關(guān)管大部分均為浮動開關(guān)，即驅(qū)動電壓沒有固定的參考地電位，需要根據(jù)功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行電位偏移，因此限制了多電平技術(shù)的發(fā)展。

針對多電平拓?fù)涞尿?qū)動問題，目前國內(nèi)外的解決方案主要分為兩種：一是采用隔離電源供電，為每一個功率開關(guān)管提供一路隔離電源，這種方法供電可靠，但需要額外的供電電源，且效率較低、成本高昂，因而并不實(shí)用；另一種方法是采用級聯(lián)自舉驅(qū)動方案，該方案是傳統(tǒng)自舉驅(qū)動方案的改進(jìn)，各驅(qū)動電路采用級聯(lián)連接，由低一級自舉電容為高端驅(qū)動芯片供電，該方法雖然減少了輔助電源需求，但由于自舉二極管級聯(lián)，每一級自舉電路均會產(chǎn)生一定的電壓損失，從而造成高端驅(qū)動芯片供電電壓跌落的現(xiàn)象，當(dāng)供電電壓低于驅(qū)動芯片的欠壓保護(hù)閾值時，驅(qū)動芯片將停止工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種多電平拓?fù)涞臇艠O自舉驅(qū)動電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路，包括N電平電路、兩路輔助供電電源、2(N-1)個自舉驅(qū)動芯片、2(N-1)個自舉電容、2(N-2)個主自舉二極管和2(N-3)個輔助自舉二極管，N為正整數(shù)；

2(N-2)個主自舉二極管采用級聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，陽極連接低一級驅(qū)動芯片供電電源，陰極連接于所驅(qū)動的高端驅(qū)動芯片自舉電容；

2(N-3)個輔助自舉二極管采用直連結(jié)構(gòu)，陽極連接至輔助供電電源，陰極連接至所驅(qū)動的高端驅(qū)動芯片自舉電容；

每級驅(qū)動芯片的主自舉二極管和輔助自舉二極管采用共陰極接法，構(gòu)成陣列自舉二極管網(wǎng)絡(luò)。

在上述用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路中，陣列自舉二極管網(wǎng)絡(luò)根據(jù)主回路工作狀態(tài)切換驅(qū)動供電回路；

所驅(qū)動開關(guān)管低一級的開關(guān)管開通，主自舉二極管工作，低一級驅(qū)動芯片的自舉電容向高端自舉電容供電；

所驅(qū)動開關(guān)管至最低端開關(guān)管全部開通，輔助自舉二極管工作，輔助供電電源向高端自舉電容供電。

在上述用于多電平拓?fù)涞年嚵凶耘e驅(qū)動電路中，N電平電路包括上橋臂和下橋臂，上橋臂包括N-1個功率開關(guān)管，下橋臂包括N-1個功率開關(guān)管；兩路輔助電源的其中一路輔助電源連接于陣列自舉電路直流側(cè)負(fù)極，即主回路下橋臂最低端功率開關(guān)管，經(jīng)陣列自舉二極管網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對下橋臂所有驅(qū)動芯片供電；另一路輔助電源連接至橋臂輸出節(jié)點(diǎn)，即主回路上橋臂最低端功率開關(guān)管，經(jīng)陣列自舉二極管網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對上橋臂所有驅(qū)動芯片供電。