[发明专利]一种功率拓扑电路、控制方法及控制装置

说明书

本发明适用于功率拓扑电路技术领域，提供了一种功率拓扑电路、控制方法及控制装置，功率拓扑电路包括：一直流电源、一升压电感、驱动单元、箝位单元、输出母线滤波单元、母线输出端；直流电源的正极与升压电感一端连接，直流电源的负极分别与驱动单元、输出母线滤波单元以及母线输出端的负极连接，升压电感另一端与驱动单元连接，箝位单元分别与驱动单元以及滤波单元连接，输出母线滤波单元还分别与母线输出端的正极以及负极连接，输出母线滤波单元设置有一母线中心节点以及一端与母线中心节点连接的第一输出母线滤波电容，箝位单元设置有一箝位电容。本发明的功率拓扑电路控制简单以及成本低。

技术领域

本发明属于功率拓扑电路技术领域，尤其涉及一种功率拓扑电路、控制方法及控制装置。

背景技术

在电力电子拓扑中，Boost是最基本的一种DC/DC拓扑，应用到各种各样的电力电子设备中。光伏逆变器包括DC/DC和DC/AC两部分，DC/DC不仅能够稳定DC/AC侧的输入电压，而且能够让电池板以最大功率输出(MPPT，Maximum power point tracking)，从而提高光伏逆变器的发电量，所以DC/DC对于光伏逆变器的性能、效率有至关重要的作用。

Boost升压电路拓扑简单、控制简单，被广泛用到光伏逆变器的DC/DC侧，对于低压系统，两电平Boost可以满足耐压要求，但是，对于更高输入电压，由于市场上通用的功率管大多为低压器件，且高压器件价格是低压器件的几倍，两电平Boost已经难以满足耐压要求。

现在三电平升压电路包括：对称Boost三电平升压电路、飞跨电容三电平升压电路。

其中，对称Boost三电平升压电路：对称BOOST升压电路的拓扑和驱动时序如图1和图2所示，由于母线输出和直流源DC之间存在二极管D1和二极管D2，开关管Q1和Q2并不能保证同时的开通和关断，且在电容C1和电容C2中点电压有偏差时，需要调节开关管Q1和开关管Q2的驱动时序来稳定电容C1和电容C2的中点电压，导致输出电压对地之间存在严重的共模信号，和大地之间形成共模干扰，导致很高的漏电流，影响系统的正常工作。对称Boost三电平升压电压需要两个电感，需要两路独立的驱动电路，这些也都增加了系统成本。

其中，飞跨电容三电平升压电路：飞跨电容三电平升压电路的拓扑和驱动时序如图3和图4所示，虽然飞跨电容三电平不存在共模干扰问题，但是，飞跨电容三电平需要对飞跨的电容C3进行预充电，预充电电路设计比较复杂，且在稳态工作时，要时时刻刻控制电容C3上的电压，控制繁琐，电容C3的容值比较大，成本也比较高，至今飞跨电容三电平很难在工程上被广泛应用。

发明内容

本发明实施例提供一种功率拓扑电路，旨在解决现有技术中功率拓扑电路控制繁琐以及成本高的问题。

本发明实施例提供一种功率拓扑电路，所述功率拓扑电路包括：一直流电源、一升压电感、驱动单元、箝位单元、输出母线滤波单元、母线输出端；所述直流电源的正极与所述升压电感一端连接，所述直流电源的负极分别与所述驱动单元、输出母线滤波单元以及母线输出端的负极连接，所述升压电感另一端与驱动单元连接，所述箝位单元分别与所述驱动单元以及所述滤波单元连接，所述输出母线滤波单元还分别与所述母线输出端的正极以及负极连接，所述输出母线滤波单元设置有一母线中心节点以及一端与所述母线中心节点连接的第一输出母线滤波电容，所述箝位单元设置有一箝位电容；

所述驱动单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、以及第四功率开关管，所述第一功率开关管分别与所述输出母线滤波单元、母线输出端的正极、箝位电容一端以及第二功率开关管连接，所述第二功率开关管还分别与所述箝位电容一端、升压电感、以及第三功率开关管连接，所述第三功率开关管还分别与所述箝位电容另一端以及所述第四功率开关管连接，所述第四功率开关管还分别与所述直流电源的负极、第一输出母线滤波电容另一端以及母线输出端负极连接；