一种悬浮电容三电平Boost变换器及控制方法与流程

本申请涉及电力电子，具体涉及一种悬浮电容三电平boost变换器及控制方法。

背景技术：

1、悬浮电容三电平boost变换器由于开关应力低、纹波电流小等优势被广泛应用于高压dc-dc变换场景。

2、图1为一种典型的悬浮电容三电平boost拓扑，包括输入电容cin、输出电容cout，电感l、第一二极管d1、第二二极管d2、第一开关管q1、第二开关管q2、第一开关k1、和悬浮电容cf。

3、其中第一开关k1是为了防止输入高压上电瞬间导致第二开关管q2过压被击穿。

4、由于第一开关管q1、第二开关管q2和第一开关k1的关断信号链路的延迟以及器件自身关断速度的差异性，导致q1、q2、k1关断时刻不一致，这将使得开关器件承受过压失效风险。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种悬浮电容三电平boost变换器及控制方法，避免开关器件承受过压失效风险。

2、本申请提供一种悬浮电容三电平boost变换器，包括：控制器、电感、第一功率器件、第二功率器件、第一二极管、第二二极管、第一开关和悬浮电容；

3、电感的第一端和第二端分别连接boost变换器的正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boost变换器的正输出端；

4、第一功率器件的第一端和第二端分别连接电感的第二端和第二功率器件的第一端，第二功率器件的第二端连接boost变换器的负输入端；第一开关的第一端和第二端分别连接第一功率器件的第二端和悬浮电容的第一端，悬浮电容的第二端连接第一二极管的阴极；

5、控制器，用于控制第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件的断开时刻。

6、优选地，控制器，具体用于在收到boost变换器停机指令或需要故障停机时，先向第一功率器件和第二功率器件发送关断信号，再间隔预设时间后向第一开关发送关断信号。

7、优选地，还包括：延迟电路；

8、控制器，具体用于在收到boost变换器停机指令或需要故障停机时，向第一功率器件、第二功率器件和第一开关发送关断信号；

9、控制器向第一开关发出的关断信号经过延迟电路延迟预设时间后输出给第一开关。

10、优选地，延迟电路包括：第一电阻和第一电容；

11、控制器向第一开关发出的关断信号输入第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端接地，第一电容的第一端连接第一开关的控制端。

12、优选地，延迟电路还包括：第三二极管；

13、第三二极管的阴极连接第一电阻的第一端，第三二极管的阳极连接第一电阻的第二端。

14、优选地，控制器包括：第一输出端、第二输出端和第三输出端；

15、第一输出端连接第一功率器件的控制端，第二输出端连接第二功率器件的控制端，第三输出端连接延迟电路的第一端，延迟电路的第二端连接第一开关的控制端；

16、控制器向第一输出端、第二输出端和第三输出端发送关断信号。

17、优选地，还包括：第二开关和第二电阻；

18、第二开关的第一端连接第一开关的第二端，第二开关的第二端通过第二电阻连接boost变换器的负输入端。

19、优选地，还包括：第一均压电路和/或第二均压电路；第一均压电路包括电阻和/或稳压管，第二均压电路包括电阻和/或稳压管；

20、第一均压电路并联在第一功率器件的第一端和第二端；

21、第二均压电路并联在第二功率器件的第一端和第二端。

22、本申请提供一种悬浮电容三电平boost变换器的控制方法，boost变换器包括：控制器、电感、第一功率器件、第二功率器件、第一二极管、第二二极管、第一开关和悬浮电容；

23、该方法包括：

24、收到boost变换器停机指令或需要故障停机时，控制第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件的断开时刻。

25、优选地，控制第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件的断开时刻，具体包括：

26、先向第一功率器件和第二功率器件发送关断信号，再间隔预设时间后向第一开关发送关断信号。

27、优选地，boost变换器还包括：延迟电路；

28、控制第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件的断开时刻，具体包括：

29、向第一功率器件、第二功率器件和第一开关发送关断信号；向第一开关发出的关断信号经过延迟电路延迟预设时间后输出给第一开关。

30、由此可见，本申请具有如下有益效果：

31、本申请实施例提供的控制方法，由于第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件，因此，boost变换器在停机关断第一功率器件和第二功率器件时，第一二极管和第二二极管导通续流，第一功率器件的最大电压应力将钳位于悬浮电容电压(即半母线电压)，第二功率器件的最大电压应力将被钳位于母线电压与悬浮电压之差(即被钳位于半母线电压)，从而有效解决了第一功率器件和第二功率器件过压失效风险。

技术特征：

1.一种悬浮电容三电平boost变换器，其特征在于，包括：控制器、电感、第一功率器件、第二功率器件、第一二极管、第二二极管、第一开关和悬浮电容；

2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述控制器，具体用于在收到boost变换器停机指令或需要故障停机时，先向所述第一功率器件和所述第二功率器件发送关断信号，再间隔预设时间后向所述第一开关发送关断信号。

3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，还包括：延迟电路；

4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于，所述延迟电路包括：第一电阻和第一电容；

5.根据权利要求4所述的变换器，其特征在于，所述延迟电路还包括：第三二极管；

6.根据权利要求3-4任一项所述的变换器，其特征在于，所述控制器包括：第一输出端、第二输出端和第三输出端；

7.根据权利要求1-5任一项所述的变换器，其特征在于，还包括：第二开关和第二电阻；

8.根据权利要求3-4任一项所述的变换器，其特征在于，还包括：第一均压电路和/或第二均压电路；所述第一均压电路包括电阻和/或稳压管，所述第二均压电路包括电阻和/或稳压管；

9.一种悬浮电容三电平boost变换器的控制方法，其特征在于，所述boost变换器包括：控制器、电感、第一功率器件、第二功率器件、第一二极管、第二二极管、第一开关和悬浮电容；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一开关的断开时刻滞后于所述第一功率器件和所述第二功率器件的断开时刻，具体包括：

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述boost变换器还包括：延迟电路；

技术总结
本申请公开了一种悬浮电容三电平Boost变换器及控制方法，包括：电感的第一端和第二端分别连接Boost变换器的正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Boost变换器的正输出端；第一功率器件的第一端和第二端分别连接电感的第二端和第二功率器件的第一端，第二功率器件的第二端连接Boost变换器的负输入端；第一开关的第一端和第二端分别连接第一功率器件的第二端和悬浮电容的第一端，悬浮电容的第二端连接第一二极管的阴极；控制器，用于控制第一开关的断开时刻滞后于第一功率器件和第二功率器件的断开时刻，避免开关器件承受过压失效风险。

技术研发人员：汪昌友,潘年安,冯纪归
受保护的技术使用者：阳光电源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15