[发明专利]一种三电平boost共地系统及其控制方法

权利要求书

1.一种三电平boost共地系统的控制方法，所述三电平boost共地系统包括输入电源，输入电源与输入电容C1并联且输入电源的正极端串联电感L，第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2串联连接在电感L与输入电源负极端，电感L的输出端串联第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与电感L的输出端相连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极相连接，第二二极管D2的阴极与后级电路相连接，第一输出电容C3与第二输出电容C4串联起来，第一输出电容C3的正极与第二二极管D2的阴极相连接，第二输出电容C4的负极与输入电源负极端相连接，或者通过另一电感与输入电源负极端相连接，均压电容C2的正极连接第一二极管D1的阴极，均压电容C2的负极连接至第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2串联连接的连接点上，钳位二极管D3的阳极与均压电容C2的负极连接，钳位二极管D3的阴极作为三电平的中心电平输出端，与后级电路相连接；bypass二极管D4的阳极接至电感L的输入端，而bypass二极管D4的阴极连接到第一输出电容C3的正极，或者采用继电器K代替bypass二极管D4，通过控制继电器K的吸合而使系统工作在bypass模式时，进一步减少系统损耗；采样及控制单元分别从输入电源端采样输入电源端的电压u_pv和电流i_pv，从交流输出端采样第一交流输出电压u_dc1、第二交流输出电压u_dc2,和第三交流输出电压u_dc3，所述输入电源端的电压u_pv和电流i_pv的采样点位于输入电源的正极处，所述第一交流输出电压u_dc1的采样点位于第二二极管D2的阴极端，所述第二交流输出电压u_dc2的采样点位于钳位二极管D3的阴极端，所述第三交流输出电压u_dc3的采样点位于第一二极管D1的阴极端，所述采样及控制单元的输出驱动信号分别与第一升压开关管Q1的栅极和第二升压开关管Q2的栅极相连接，用于控制开关管的开关状态；

工作在bypass模式时，电源输出电流直接流经bypass二极管D4或继电器K到达后级电路，只需要一个bypass二极管，有效的降低系统损耗，提高逆变器效率，进而提高发电量；使用钳位二极管D3，分别将第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2高压侧的电压应力钳位至正负母线电压，即第一输出电容C3与第二输出电容C4两端的电压值，这样可选择耐压较低的开关管，进而可降低系统成本；

工作在升压模式，BOOST电路中的第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2交错导通，第一升压开关管Q1导通时，电流由输入电源流经电感L、第一升压开关管Q1、均压电容C2、第二二极管D2再经过后级电路回到输入电源的负极；而第二升压开关管Q2导通时，电流由输入电源流经电感L、第一二极管D1、均压电容C2、第二升压开关管Q2回到输入电源的负极；通过控制第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2的开通占空比，进而控制均压电容C2两端的电压，使其等于输出电压的一半，第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2的电压也被控制为输出电压值的一半，这样能够选择耐压较低的开关管，进而降低系统成本；使用bypass二极管D4时能够工作在交替导通模式，这样电感L的频率是开关管频率的两倍，有效减小电感L的体积、损耗以及成本，进而可降低系统损耗以及成本；

其特征在于：所述三电平boost共地系统的控制方法，包括如下步骤：

1)、首先通过模数转换AD采样获取母线电压U_bus、均压电容电压U_middc；然后将母线电压U_bus的一半与均压电容电压U_middc作差后，通过PI控制器得到中点占空比MidD；

2)、采样Boost电感电流I_boost与电流参考值I_boost^*作差后，通过PI控制器得到总占空比Duty；

3)、将总占空比Duty与中点占空比相减，然后与载波比较后得到第一升压开关管Q1的占空比Up_Duty；将总占空比Duty与中点占空比相加，然后与载波比较后得到第二升压开关管Q2的占空比Down_Duty；若总占空比Duty大于等于0.5，则第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2载波相位相差180°，实现第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2交错导通，若总占空比小于0.5，则第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2载波相位同步，实现第一升压开关管Q1与第二升压开关管Q2同开同关。