[发明专利]多电平自均衡控制电路、直流转换系统及交直流转换系统

说明书

本发明提供一种多电平自均衡控制电路、直流转换系统及交直流转换系统，包括：分压单元，对输入电压进行分压；压控电荷源负载，基于分压单元的输出电压自适应调整电荷输入量，使分压单元的每个开关状态时间内流经压控电荷源负载的电荷总量与分压单元的输出电压正相关，通过负反馈实现对均衡控制；控制单元，联动控制分压单元及压控电荷源负载。本发明在分压单元的输出侧连接一个有源负载，且满足流经有源负载的电量与当前分压单元输出电量正相关，通过负反馈实现对分压单元的自动均衡；同时联动控制前级电路和后级有源负载以减少对电流或者电压的采样以及控制的需求，从而节约了系统的成本并降低了系统的复杂度。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种多电平自均衡控制电路、直流转换系统及交直流转换系统。

背景技术

直流变换装置被广泛应用于轨道交通、电力、储能、大功率传动等领域，而分压单元是直流变换装置中不可或缺的一部分。在分压单元中，为了确保电路的正常工作，需要满足均衡要求，而均衡问题往往比较难解决，通常需要采样若干个电压或者是若干个电流，并辅以均压均流控制策略；这种方式增加了系统的复杂度和成本。

因此，如何在实现分压均衡的同时减小系统复杂度和成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多电平自均衡控制电路、直流转换系统及交直流转换系统，用于解决现有技术中分压单元均衡方案的结构复杂、成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多电平自均衡控制电路，所述多电平自均衡控制电路至少包括：

分压单元，接收输入电压，并对所述输入电压进行分压；

压控电荷源负载，连接于所述分压单元的输出端，基于所述分压单元的输出电压自适应调整所述压控电荷源负载的电荷输入量，使所述分压单元的每个开关状态时间内流经所述压控电荷源负载的电荷总量与所述分压单元的输出电压正相关，通过负反馈实现对所述分压单元的均衡控制；

控制单元，产生所述分压单元及所述压控电荷源负载的控制信号，联动控制所述分压单元及所述压控电荷源负载。

可选地，所述分压单元为开关和电容构成的拓扑结构。

更可选地，所述分压单元为飞跨电容变换器。

更可选地，所述飞跨电容变换器包括依次级联的N-1级基本模块；各基本模块均包括电容、第一开关管及第二开关管；当前级第一开关管的一端连接当前级电容的上极板，另一端连接上一级电容的上极板，控制端连接开关控制信号；当前级第二开关管的一端连接当前级电容的下极板，另一端连接上一级电容的下极板，控制端连接开关控制信号；同一级基本模块中所述第一开关管与所述第二开关管互补导通，各级基本模块中第一开关管的开关控制信号依次错相预设角度，各级基本模块中第二开关管的开关控制信号依次错相所述预设角度；其中，N为大于等于3的自然数。

更可选地，所述压控电荷源负载为BUCK结构、BOOST结构或DCX-LLC结构。

更可选地，所述控制单元基于所述分压单元的开关控制信号同步产生所述压控电荷源负载的控制的开关控制信号。

更可选地，所述控制单元基于所述压控电荷源负载的控制信号同步产生所述分压单元的开关控制信号。

更可选地，所述控制单元基于恒定导通时间控制的临界导通模式控制所述压控电荷源负载，并基于所述压控电荷源负载的控制信号同步产生所述分压单元的开关控制信号。