一种DC/DC变流器及其控制方法

的集电极分别与子模块的正极性输出端口连接，第一功率开关t1的栅极、第二功率开关t2的栅极分别与控制功率开关的开通与关断的控制电路连接，第二功率开关t2的发射极与子模块的负极性输出端口连接，第一功率开关t1的集电极经储能电容与子模块的负极性输出端口连接。
10.进一步地，所述boost升压电路包括储能电感、输入二极管和升压功率开关；储能电感的一侧连接输入二极管的阳极，升压功率开关的集电极连接输入二极管的阳极，升压功率开关的栅极与控制升压功率开关的开通与关断的控制电路连接；储能电感的另一侧和升压功率开关的发射极构成boost升压电路的输入端口，输入二极管的阴极和升压功率开关的发射极构成boost升压电路的输出端口。
11.进一步地，滤波电路包括输出二极管、滤波电感和滤波电容；输出二极管的阴极连接滤波电感的一侧，滤波电感的另一侧连接滤波电容的正极性端口；输出二极管的阳极和滤波电容的负极性端口构成滤波电路的输入端口，滤波电容的正、负极性端口构成滤波电路的输出端口。
12.本发明还提供一种如上述任一项所述的dc/dc变流器的控制方法，包括以下步骤：
13.步骤1：导通boost升压电路的升压功率开关，同时导通第1个子模块的上管和关断第1个子模块的下管，或者导通第n个子模块的上管和关断第n个子模块的下管；
14.步骤2：经过ts时间间隔后，若步骤1中导通的为第1个子模块的上管，则导通第1+x个子模块的上管，关断第1+x个子模块的下管；
15.若步骤1中导通的第n个子模块的上管，则导通第n-x个子模块的上管，关断第n-x个子模块的下管；x为大于1的整数；
16.步骤3：重复步骤2，直至n个子模块的上管按顺序全部导通，下管按顺序全部关断；
17.步骤4：保持n个子模块的上管均导通和下管均关断的状态t1时间；
18.步骤5：若步骤1中导通为第1个子模块的上管，关断第1个子模块的上管，导通第1个子模块的下管；
19.若步骤1中导通为第n个子模块的上管，关断第n个子模块的上管，导通第n个子模块的下管；
20.步骤6：经过ts时间间隔后，若步骤1中导通的为第1个子模块的上管，则关断第1+x个子模块的上管，导通第1+x个子模块的下管；
21.若步骤1中导通的为第n个子模块的上管，则关断第n-x个子模块的上管，导通第n-x个子模块的下管；
22.步骤7：重复步骤6，直至n个子模块的上管按顺序全部关断，下管按顺序全部导通；
23.步骤8：关断boost升压电路的升压功率开关，保持n个子模块的上管均关断和下管均导通的状态t2时间。
24.步骤9：重复步骤1-8，通过调节boost升压电路的升压功率开关的占空比和子模块上管的占空比，可以调节输出电压大小，实现不同电压等级的直流输出。
25.进一步地，n个子模块的上管的占空比均相等，子模块触发导通时刻和关断时刻按顺序执行。
26.进一步地，步骤2中的时间ts的值为：
27.其中，α
in
是升压功率开关的占空比，α
sm
是子模块上管的占空比，t是变流器中功率开关的导通周期。
28.进一步地，步骤4中的时间t1的值为：t1＝(2α
sm-α
in
)t；
29.其中，α
in
是升压功率开关的占空比，α
sm
是子模块上管的占空比，t是变流器中功率开关的导通周期。
30.进一步地，步骤8中的时间t2的值为：t2＝(1-α
in
)t。
31.本发明的有益效果：
32.本发明可以实现大变比的低压直流到高压直流的电能变换，通过调节boost功率开关和子模块上管的占空比，可以实现较宽的电压变比调节范围，且控制策略简单实用，易于理解与实施。
33.本发明采用了模块化设计的方案，具有容易拓展、方便维护、冗余度高和模块化程度高等优势。传统的大变比dc/dc变流器高压侧开关器件需要承受较高的电压应力，对开关器件的要求较高，而且对于储能电容的耐压能力和容量要求较高。本发明通过子模块串联，减小了高压侧开关器件的电压应力，通过串联子模块电容显著降低了对储能电容耐压能力和容量的要求。另外，如果有某个子模块出现故障，可以将其旁路从而不影响整体系统运行。
34.本发明提出的控制方法可以减小变换器的谐波，改善变换器的输出性能。通过采用子模块阶梯式投入切除的投切策略，产生多电平电压使得高压侧输出电流更加平滑。
附图说明
35.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
36.图1是本发明提出的dc/dc变流器的拓扑结构图。
37.图2是本发明提出的控制方法1具体实施控制框图。
38.图3是本发明提出的控制方法2具体实施控制框图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
41.本发明提供一种基于模块化多电平换流器的新型dc/dc变流器，如图1所示，dc/dc换流器由boost升压电路5、级联子模块电路9和滤波电路13连接构成。级联子模块电路9包含n个结构相同的子模块6，每两个子模块6的储能电容的正极性端口由连接二极管7和缓冲电感8连接，其中与boost升压电路5直接连接的子模块6编号为1，剩余子模块6依次序编号
为2、3
···
n。子模块6采用半桥结构，每个子模块6由第一功率开关t1、第二功率开关t2，第一二极管d1、第二二极管d2和储能电容c
sm
组成。
42.基于如前的基于模块化多电平换流器的新型dc/dc变流器，本发明提供两种运行控制方法，下面分别说明：
43.方法1：如图2所示，一种基于模块化多电平换流器的新型dc/dc变流器的控制方法，包括如下步骤：
44.步骤1：导通boost升压电路5的升压功率开关4，同时导通编号为1的子模块6的上管，关断编号为1的子模块6的下管。
45.步骤2：经过ts时间间隔后，导通编号后一位的子模块6的上管，关断编号后一位的子模块6的下管，时间间隔ts的值为：
[0046][0047]
其中，α
in
是boost升压电路5的升压功率开关4的占空比，α
sm
是子模块6上管的占空比，t是变流器中功率开关的导通周期。
[0048]
步骤3：重复步骤2，直至n个子模块6的上管均导通，下管均关断。
[0049]
步骤4：保持n个子模块6的上管均导通，下管均关断的状态一段时间t1。
[0050]
步骤5：关断编号为1的子模块6的上管，导通编号为1的子模块6的下管。
[0051]
步骤6：经过ts时间间隔后，关断编号后一位的子模块6的上管，导通编号后一位的子模块6的下管。
[0052]
步骤7：重复步骤6，直至n个子模块6的上管均关断，下管均导通。
[0053]
步骤8：关断boost升压电路5的升压功率开关4，保持n个子模块的上管均关断，下管均导通的状态一段时间t2。
[0054]
步骤9：重复步骤1-8，通过调节boost升压电路5的升压功率开关4的占空比和子模块上管的占空比，可以调节输出电压大小，实现不同电压等级的直流输出。
[0055]
方法2：如图3所示，一种基于模块化多电平换流器的新型dc/dc变流器的控制方法，包括如下步骤：
[0056]
步骤1：导通boost升压电路5的升压功率开关4，同时导通编号为n的子模块6的上管，关断编号为n的子模块6的下管。
[0057]
步骤2：经过ts时间间隔后，导通编号前一位的子模块6的上管，关断编号前一位的子模块6的下管，时间间隔ts的值为：
[0058][0059]
其中，α
in
是boost升压电路5的升压功率开关4的占空比，α
sm
是子模块6的上管的占空比，t是变流器中功率开关的导通周期。
[0060]
步骤3：重复步骤2，直至n个子模块6的上管均导通，下管均关断。
[0061]
步骤4：保持n个子模块6的上管均导通，下管均关断的状态一段时间t1。
[0062]
步骤5：关断编号为n的子模块6的上管，导通编号为n的子模块6的下管。
[0063]
步骤6：经过ts时间间隔后，关断编号前一位的子模块6的上管，导通编号前一位的子模块6的下管。
[0064]
步骤7：重复步骤6，直至n个子模块6的上管均关断，下管均导通。
[0065]
步骤8，关断boost升压电路5的升压功率开关4，保持n个子模块6的上管均关断，下管均导通的状态一段时间t2。
[0066]
步骤9：重复步骤1-8，通过调节boost升压电路5的升压功率开关4的占空比和子模块6上管的占空比，可以调节输出电压大小，实现不同电压等级的直流输出。
[0067]
以上两种控制方法均可以实现基于模块化多电平换流器的新型dc/dc变流器的正常运行，通过调节升压功率开关4和子模块6上管的占空比，即可实现较宽的电压变比调节范围，且控制策略简单实用，易于理解与实施。
[0068]
本发明实施例还公开了一种dc/dc变流器的控制装置，该控制装置用于运行数据库存储过程，其中，所述运行数据库存储过程时执行如上述和说明书附图所示公开的一种dc/dc变流器的控制方法。
[0069]
本发明实施例还公开了一种计算机存储介质，所述存储介质包括存储数据库存储过程，其中，在所述数据库存储过程运行时控制所述存储介质所在设备执行如上述和说明书附图所示公开的一种dc/dc变流器的控制方法。
[0070]
在本公开的上下文中，计算机存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0071]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。