[发明专利]一种多电平双向DC-DC变换器启动控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种多电平双向DC‑DC变换器启动控制方法及系统，属于直流‑直流变换领域，方法包括：高压侧启动时，断开开关管S_N、S_N+1、S_3N、S_3N+1，开通其余开关管，k从N‑1逐次递减至1，并在C_2k+1或C_2k+2的电压达到相应设定值时断开其连接的开关管；低压侧启动时，断开S_N+1和S_3N，开通其余开关管，k从N‑1逐次递减，并在C_2k+1或C_2k+2的电压达到相应设定值时断开S_2N‑k+1和S_2N+k，直至C_2k+1或C_2k+2的电压达到低压侧电压的1/2，将S_k+1至S_N、S_N+1至S_2N‑k、S_2N+k+1至S_3N、S_3N+1至S_4N‑k划分为四组并进行PWM调制，k继续逐次递减至1，并在C_2k+1或C_2k+2的电压达到相应设定值时将其连接的开关管添加至四组开关管中。在多电平双向DC‑DC变换器启动时控制飞跨电容电压，保持开关管电压应力平衡，避免故障，并且双侧均能安全启动。

技术领域

本发明属于直流-直流变换领域，更具体地，涉及一种多电平双向DC-DC变换器启动控制方法及系统。

背景技术

双向DC/DC变换器是一种对直流电源进行变换的电路，其输入输出电压均为直流。多电平变换器由于其诸多优点逐渐受到人们的青睐。多电平变换器存在二极管钳位型多电平变换器，单元级联型多电平变换器，飞跨电容型多电平变换器等多种结构。其中，飞跨电容型多电平变换器中开关器件数量少，易于扩展到更高电平变换器。但是，飞跨电容型多电平变换器在应用中必须保证飞跨电容电压的平衡，使各个开关管电压应力均匀，避免开关管和设备损坏。

在多电平飞跨电容变换器启动前，需要对变换器内部飞跨电容进行预充电，否则，在变换器启动时，变换器中部分开关管电压应力过高或瞬间冲击电流过大会导致开关管的损坏，在变换器启动过程中同样需要控制飞跨电容电压。此外，双向DC/DC变换器既存在从高压侧启动的应用场合，也存在从低压侧启动的应用场合，两种启动模式下的操作过程并不相同，对启动控制提出了更高的要求。

对于单侧启动的场合，目前可以利用辅助直流电源，利用RCD缓冲电路中的电阻，附加电容充电回路等方式对飞跨电容多电平变换器进行预充电与启动。但利用辅助直流电源会降低设备利用率；在RCD电路中，缓冲电路产生的额外损耗会降低变换器整体效率；附加电容充电回路增加了器件的数量，降低器件利用率，对成本和功率密度造成不利影响。因此，如何高效，简单，可靠地对飞跨电容型多电平变换器的预充电和启动是本领域技术人员关心的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种多电平双向DC-DC变换器启动控制方法及系统，其目的在于在多电平双向DC-DC变换器启动时控制飞跨电容电压，保持开关管电压应力平衡，避免故障，并且保证双侧均能安全启动。