[发明专利]具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路及其控制方法

权利要求书

1.具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路，其特征在于，包括取电电源、低压开关器件、负载电阻和均压控制器；

所述的取电电源的两个输入端分别与多模块串联型变换器中的直流电容正端和负端相连；所述的低压开关器件的漏极或集电极与取电电源的正极输出端相连，低压开关器件的源极或发射集与负载电阻的一端相连，负载电阻的另一端与取电电源的负极输出端相连；

所述的均压控制器的电压采样端口与直流电容正端相连，均压控制器的正极供电端口与取电电源的正极输出端相连，均压控制器的负极供电端、取电电源的负极输出端、以及直流电容的负端三者相连，均压控制器的控制端与低压开关器件的栅极相连。

2.根据权利要求1所述的具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路，其特征在于，所述的低压开关器件选为全控型功率半导体器件MOSFET或者IGBT。

3.根据权利要求1所述的具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路，其特征在于，所述的负载电阻的阻值满足：

其中，R_add表示负载电阻的阻值，η表示取电电源的效率，V_o表示取电电源的输出电压，ΔV表示直流电容在预充电期间的均压调节区间，I₀表示为取电电源工作在最低输入电压下的原边输入电流。

4.根据权利要求1所述的具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路，其特征在于，所述的多模块串联型变换器为直流输入侧模块串联变换器、级联H桥变换器、模块化多电平变换器中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的具有自均压能力的多模块串联型变换器自供电电路，其特征在于，所述的取电电源采用高压转低压DC/DC拓扑，包含多路输出，均压控制器的取电取自于其中一路输出。

6.一种基于权利要求1-5任一所述的自供电电路的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：确定取电电源的开始工作电压V_TH和直流电容在预充电期间的电容电压最大值V_max，并配置上下裕量Δv，得到直流电容在预充电期间的均压调节区间为[V_TH-Δv，V_max+Δv]；

步骤2：给单个子模块电容上电，使取电电源工作，供给子模块各部分电路正常运行，在关闭自供电电路下使用电流表测量取电电源在最低输入电压V_TH-Δv下的原边输入电流I₀；

步骤3：根据原边输入电流I₀，设计直流电容在预充电期间时，取电电源的目标原边输入电流I随输入电压V变化关系：

I＝k(V-V_TH+Δv)+I₀，V∈[V_TH-Δv，V_max+Δv]

其中，V表示输入电压，系数k为大于0的常数；

步骤4：根据目标原边输入电流I，计算自供电电路中的均压控制器的控制端输出控制信号的占空比D，公式为：

其中，η表示取电电源的效率，V表示输入电压，V_o表示取电电源的输出电压，R_add表示负载电阻的阻值；

步骤5：根据控制信号的占空比，设均压控制器的控制端一个控制周期为T_S,在[0,DT_S]区间内均压控制器的控制端输出控制信号为高电平，使低压开关器件导通，负载电阻消耗功率，而在[DT_S,T_S]区间内均压控制器的控制端输出控制信号为低电平，使低压开关器件关断，负载电阻不消耗功率。

7.根据权利要求6所述的自供电电路的控制方法，其特征在于，步骤3中所述的系数k的取值为

8.根据权利要求6所述的自供电电路的控制方法，其特征在于，所述的直流电容在预充电期间的电容电压最大值V_max＝V_dc/N，其中V_dc表示高压输入直流母线的电压，N表示串联子模块个数。