[发明专利]一种光伏直流升压变压器拓扑结构及其控制方法

权利要求书

1.一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构由三电平半桥模块、两电平半桥、变压器漏感L、变压器T和全桥整流模块构成；

所述三电平半桥模块并联后构成低压直流端，全桥整流模块输出串联后构成高压直流端口。

2.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述三电平半桥模块、变压器漏感L的数量均为k，k＝1，2，...，n。

3.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述三电平半桥模块的桥臂中点与变压器漏感L连接变压器T原边绕组的上端。

4.根据权利要求3所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述变压器T原边绕组的数量与三电平半桥模块、变压器漏感L的数量相同。

5.根据权利要求4所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述变压器T原边绕组的下端连接两电平半桥桥臂的中点，变压器T副边绕组1连接全桥整流模块1的输入端口，变压器T副边绕组2连接全桥整流模块2的输入端口。

6.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述全桥整流模块包括全桥整流模块1和全桥整流模块2。

7.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述全桥整流模块1的输出构成高压直流端口1，全桥整流模块2的输出构成高压直流端口2，高压直流端口1和高压直流端口2进行串联输出。

8.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述光伏直流升压变压器采用单极性PWM调制方式，通过调制波与高频单极性三角载波进行比较，输出的脉冲序列控制三电平半桥模块，实现三电平模块的高频通断。

9.根据权利要求1所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构，其特征在于，所述两电平半桥桥臂进行低频通断控制。

10.基于权利要求1-9任一项所述的一种光伏直流升压变压器拓扑结构的控制方法，其特征在于，所述控制方法有两种，第一种控制方法如下：

在每个正半周期开始时刻，通过增加三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2开通时间，负半周期同理，使输出电流平稳上升至平台阶段，随后再通过单极性PWM调制方式实现三电平模块的高频通断，使输出电流围绕平台电流上下波动，降低器件的电流应力，在每个正半周期即将结束时，通过提前关断三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2，负半周期同理，使得输出电流快速将为零，实现两电平桥臂的ZCS关断；

在三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2同时开通，第三开关管S_k3与第四开关管S_k4同时开通，第三开关管S_k3滞后第一开关管S_k1半个低频开关周期开通；

在每个低频正半周期中，第五开关管S₅与三电平半桥模块中的第三开关管S_k3和第四开关管S_k4始终保持关闭状态，第六开关管S₆的驱动信号始终为高电平，三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2的驱动信号为高频脉冲信号，三电平半桥模块的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2开通时，逆变桥输出电压等于直流输入电压，电感电流线性增大，三电平半桥模块的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2关断时，逆变桥输出电压等于零，电感电流线性减小；

在每个低频负半周期中，第六开关管S₆与三电平半桥模块中的第一开关管S_k1和第二开关管S_k2始终保持关闭状态，第五开关管S₅的驱动信号始终为高电平，三电平半桥模块中的第三开关管S_k3与第四开关管S_k4的驱动信号为高频脉冲信号，三电平半桥模块中的第三开关管S_k3与第四开关管S_k4开通时，逆变桥输出电压等于负的直流输入电压，电感电流沿负方向线性增大，三电平半桥模块中的第三开关管S_k3与第四开关管S_k4关断时，逆变桥输出电压为零，电感电流沿负方向线性减小；

第二种控制方法如下：

在每个正半周期开始时刻，通过增加三电平半桥模块中的第一开关管S_k1的开通时间，负半周期同理，使输出电流平稳上升至平台阶段，随后再通过单极性PWM调制方式实现三电平模块中第一开关管S_k1的高频通断，使输出电流围绕平台电流上下波动，降低器件的电流应力，在每个正半周期即将结束时，通过提前关断三电平半桥模块中的第一开关管S_k1，负半周期同理，使得输出电流快速将为零，实现两电平桥臂的ZCS关断；

在每个低频正半周期中，第五开关管S₅与三电平半桥模块中的第三开关管S_k3和第四开关管S_k4始终保持关闭状态，第六开关管S₆与三电平半桥模块中的第二开关管S_k2的驱动信号始终为高电平，三电平半桥模块中的第一开关管S_k1的驱动信号为高频脉冲信号，三电平半桥模块的第一开关管S_k1开通时，逆变桥输出电压等于直流输入电压，电感电流线性增大，三电平半桥模块的第一开关管S_k1关断时，逆变桥输出电压等于直流输入电压的一半，电感电流线性减小；

在每个低频负半周期中，第六开关管S₆与三电平半桥模块中的第一开关管S_k1和第二开关管S_k2始终保持关闭状态，第五开关管S₅与三电平半桥模块中的第三开关管S_k3的驱动信号始终为高电平，三电平半桥模块中的第四开关管S_k4的驱动信号为高频脉冲信号，三电平半桥模块中的第四开关管S_k4开通时，逆变桥输出电压等于负的直流输入电压，电感电流沿负方向线性增大，三电平半桥模块中的第四开关管S_k4关断时，逆变桥输出电压为负的直流输入电压的一半，电感电流沿负方向线性减小。