【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本案涉及一種多電平轉(zhuǎn)換電路及其逐波保護(hù)方法，尤指一種飛跨電容多電平轉(zhuǎn)換電路及其逐波保護(hù)方法。
技術(shù)介紹
1、在具有飛跨電容的多電平轉(zhuǎn)換電路中，若電感電流出現(xiàn)尖峰或極大值會對電路造成損害，故需采用逐波限流來確保電感電流在任一時刻均不超過設(shè)定值。
2、現(xiàn)有的逐波限流做法是在電感電流大于預(yù)設(shè)值時封鎖主開關(guān)的控制信號(即關(guān)斷主開關(guān))，以使電感電流降低。圖1例示出現(xiàn)有的飛跨電容兩電平轉(zhuǎn)換電路的主開關(guān)的控制信號和電感電流的波形，于圖1中，以虛線描繪持續(xù)以正常模式運(yùn)行時的波形，以實(shí)線描繪采用逐波限流時的波形。如圖1所示，在采用逐波限流時，若檢測到電感電流大于設(shè)定值，則封鎖主開關(guān)的控制信號，直至當(dāng)前開關(guān)周期結(jié)束時才控制主開關(guān)重新運(yùn)行于正常模式。需注意的是，在封鎖控制信號到當(dāng)前開關(guān)周期結(jié)束期間，并無對控制信號進(jìn)行額外調(diào)整或重啟。
3、然而，當(dāng)電平數(shù)量較大時，現(xiàn)有的逐波限流做法會使電感電流產(chǎn)生較大電流波動。舉例而言，圖2例示出現(xiàn)有的飛跨電容三電平轉(zhuǎn)換電路的主開關(guān)的控制信號和電感電流的波形，如圖2所示，由于電感電流下降時間過長，不僅破壞了單一開關(guān)周期內(nèi)具有兩個電感電流周期的特性，更產(chǎn)生了較大電流波動，此較大的電流波動將導(dǎo)致?lián)p耗增加，甚至使飛跨電容上的電壓產(chǎn)生偏差。
4、因此，提供一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)的多電平轉(zhuǎn)換電路及其逐波保護(hù)方法，實(shí)為目前迫切的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本案的目的在于提供一種多電平轉(zhuǎn)換電路及其逐波保護(hù)方法，其可在維持電感電流不超出閾值的同時避免電感
2、為達(dá)到上述目的，本案提供一種多電平轉(zhuǎn)換電路的逐波保護(hù)方法，其中多電平轉(zhuǎn)換電路的電平數(shù)量為n，n為大于等于3的整數(shù)。多電平轉(zhuǎn)換電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、電感、n-1個第一開關(guān)、n-1個第二開關(guān)以及n-2個飛跨電容。第一輸入端及第二輸入端架構(gòu)于接收輸入電壓，第一輸出端及第二輸出端架構(gòu)于提供輸出電壓。當(dāng)?shù)谝惠斎攵说碾娢坏陀诘诙斎攵说碾娢粫r，第一輸入端電連接于第二輸出端，當(dāng)?shù)谝惠斎攵说碾娢桓哂诘诙斎攵说碾娢粫r，第一輸入端電連接于第一輸出端。電感的第一端電連接于第二輸入端。n-1個第一開關(guān)串聯(lián)連接于電感的第二端與第二輸出端之間，第1個第一開關(guān)及第n-1個第一開關(guān)分別耦接于電感的第二端及第二輸出端。n-1個第二開關(guān)串聯(lián)連接于電感的第二端與第一輸出端之間，第1個第二開關(guān)及第n-1個第二開關(guān)分別耦接于電感的第二端及第一輸出端。第k個飛跨電容跨接于第k個第一開關(guān)及第k+1個第一開關(guān)的公共連接點(diǎn)與第k個第二開關(guān)及第k+1個第二開關(guān)的公共連接點(diǎn)之間，k為小于或等于n-2的正整數(shù)。逐波保護(hù)方法包含步驟：(a)在第一輸入端的電位低于第二輸入端的電位時，將n-1個第一開關(guān)和n-1個第二開關(guān)分別作為主開關(guān)和同步整流開關(guān)，而在第一輸入端的電位高于第二輸入端的電位時，將n-1個第一開關(guān)和n-1個第二開關(guān)分別作為同步整流開關(guān)和主開關(guān)；(b)控制n-1個主開關(guān)以正常模式運(yùn)行，其中于正常模式中，第i個第一開關(guān)和第i個第二開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，i為小于或等于n-1的正整數(shù)；(c)檢測流經(jīng)電感的電流，并判斷電流是否超過閾值；(d)如果主開關(guān)的占空比大于1/(n-1)，當(dāng)電流超過閾值時，將n-1個主開關(guān)中處于導(dǎo)通狀態(tài)且導(dǎo)通時長最短的主開關(guān)視為目標(biāo)主開關(guān)，并將目標(biāo)主開關(guān)切換至限流模式以關(guān)斷目標(biāo)主開關(guān)，且控制n-1個主開關(guān)中其余的主開關(guān)維持在正常模式；以及(e)在目標(biāo)主開關(guān)被切換至限流模式后，如果電流小于閾值，于參考模式中n-1個主開關(guān)的控制信號第一次出現(xiàn)下降沿的時刻，將目標(biāo)主開關(guān)切換到此時刻參考模式對應(yīng)的狀態(tài)，其中參考模式為假定n-1個主開關(guān)不進(jìn)入限流模式而持續(xù)以正常模式運(yùn)行的模式。
3、為達(dá)到上述目的，本案另提供一種多電平轉(zhuǎn)換電路，其中多電平轉(zhuǎn)換電路的電平數(shù)量為n，n為大于等于3的整數(shù)。多電平轉(zhuǎn)換電路包含第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、電感、n-1個第一開關(guān)、n-1個第二開關(guān)、n-2個飛跨電容及控制器。第一輸入端及第二輸入端架構(gòu)于接收輸入電壓，第一輸出端及第二輸出端架構(gòu)于提供輸出電壓。當(dāng)?shù)谝惠斎攵说碾娢坏陀诘诙斎攵说碾娢粫r，第一輸入端電連接于第二輸出端，當(dāng)?shù)谝惠斎攵说碾娢桓哂诘诙斎攵说碾娢粫r，第一輸入端電連接于第一輸出端。電感的第一端電連接于第二輸入端。n-1個第一開關(guān)串聯(lián)連接于電感的第二端與第二輸出端之間，第1個第一開關(guān)及第n-1個第一開關(guān)分別耦接于電感的第二端及第二輸出端。n-1個第二開關(guān)串聯(lián)連接于電感的第二端與第一輸出端之間，第1個第二開關(guān)及第n-1個第二開關(guān)分別耦接于電感的第二端及第一輸出端。第k個飛跨電容跨接于第k個第一開關(guān)及第k+1個第一開關(guān)的公共連接點(diǎn)與第k個第二開關(guān)及第k+1個第二開關(guān)的公共連接點(diǎn)之間，k為小于或等于n-2的正整數(shù)。控制器架構(gòu)于：在第一輸入端的電位低于第二輸入端的電位時，將n-1個第一開關(guān)和n-1個第二開關(guān)分別作為主開關(guān)和同步整流開關(guān)，而在第一輸入端的電位高于第二輸入端的電位時，將n-1個第一開關(guān)和n-1個第二開關(guān)分別作為同步整流開關(guān)和主開關(guān)；控制n-1個主開關(guān)以正常模式運(yùn)行，其中于正常模式中，第i個第一開關(guān)和第i個第二開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，i為小于或等于n-1的正整數(shù)；檢測流經(jīng)電感的電流，并判斷電流是否超過閾值；如果主開關(guān)的占空比大于1/(n-1)，當(dāng)電流超過閾值時，將n-1個主開關(guān)中處于導(dǎo)通狀態(tài)且導(dǎo)通時長最短的主開關(guān)視為目標(biāo)主開關(guān)，并將目標(biāo)主開關(guān)切換至限流模式以關(guān)斷目標(biāo)主開關(guān)，且控制n-1個主開關(guān)中其余的主開關(guān)維持在正常模式；以及在目標(biāo)主開關(guān)被切換至限流模式后，如果電流小于閾值，于參考模式中n-1個主開關(guān)的控制信號第一次出現(xiàn)下降沿的時刻，將目標(biāo)主開關(guān)切換到此時刻參考模式對應(yīng)的狀態(tài)，其中參考模式為假定n-1個主開關(guān)不進(jìn)入限流模式而持續(xù)以正常模式運(yùn)行的模式。
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1.一種多電平轉(zhuǎn)換電路的逐波保護(hù)方法，其中該多電平轉(zhuǎn)換電路的電平數(shù)量為N，N為大于等于3的整數(shù)，該多電平轉(zhuǎn)換電路包含一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端、一電感、N-1個第一開關(guān)、N-1個第二開關(guān)以及N-2個飛跨電容，該第一輸入端及該第二輸入端架構(gòu)于接收一輸入電壓，該第一輸出端及該第二輸出端架構(gòu)于提供一輸出電壓，當(dāng)該第一輸入端的電位低于該第二輸入端的電位時，該第一輸入端電連接于該第二輸出端，當(dāng)該第一輸入端的該電位高于該第二輸入端的該電位時，該第一輸入端電連接于該第一輸出端；該電感的第一端電連接于該第二輸入端，該N-1個第一開關(guān)串聯(lián)連接于該電感的第二端與該第二輸出端之間，第1個該第一開關(guān)及第N-1個該第一開關(guān)分別耦接于該電感的該第二端及該第二輸出端，該N-1個第二開關(guān)串聯(lián)連接于該電感的該第二端與該第一輸出端之間，第1個該第二開關(guān)及第N-1個該第二開關(guān)分別耦接于該電感的該第二端及該第一輸出端，第k個該飛跨電容跨接于第k個該第一開關(guān)及第k+1個該第一開關(guān)的公共連接點(diǎn)與第k個該第二開關(guān)及第k+1個該第二開關(guān)的公共連接點(diǎn)之間，k為小于或等于N-2的正整數(shù)，該逐波保護(hù)方法包
2.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中于步驟(d)中，當(dāng)該電流超過該閾值時，該目標(biāo)主開關(guān)的該導(dǎo)通時長小于Ts/(N-1)，Ts為該主開關(guān)的開關(guān)周期。
3.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該多電平轉(zhuǎn)換電路還包含一第一輸入開關(guān)及一第二輸入開關(guān)，該第一輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第一輸出端之間，該第二輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第二輸出端之間，該逐波保護(hù)方法還包含：
4.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該輸入電壓為直流電壓，該第一輸入端的該電位固定低于該第二輸入端的該電位，該第一輸入端連接于該第二輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該輸入電壓為直流電壓，該第一輸入端的該電位固定高于該第二輸入端的該電位，該第一輸入端連接于該第一輸出端。
6.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該輸入電壓為交流電壓，在該輸入電壓處于正半周時，該第一輸入端的該電位低于該第二輸入端的該電位，而在該輸入電壓處于負(fù)半周時，該第一輸入端的該電位高于該第二輸入端的該電位。
7.一種多電平轉(zhuǎn)換電路，其中該多電平轉(zhuǎn)換電路的電平數(shù)量為N，N為大于等于3的整數(shù)，該多電平轉(zhuǎn)換電路包含：
8.如權(quán)利要求7所述的多電平轉(zhuǎn)換電路，其中當(dāng)該電流超過該閾值時，該目標(biāo)主開關(guān)的該導(dǎo)通時長小于Ts/(N-1)，Ts為該主開關(guān)的開關(guān)周期。
9.如權(quán)利要求7所述的多電平轉(zhuǎn)換電路，還包含一第一輸入開關(guān)及一第二輸入開關(guān)，其中該第一輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第一輸出端之間，該第二輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第二輸出端之間，該控制器在該第一輸入端的該電位低于該第二輸入端的該電位時關(guān)斷該第一輸入開關(guān)并導(dǎo)通該第二輸入開關(guān)，且該控制器在該第一輸入端的該電位高于該第二輸入端的該電位時導(dǎo)通該第一輸入開關(guān)并關(guān)斷該第二輸入開關(guān)。
10.如權(quán)利要求7所述的多電平轉(zhuǎn)換電路，其中該輸入電壓為直流電壓，該第一輸入端的該電位固定低于該第二輸入端的該電位，該第一輸入端連接于該第二輸出端。
11.如權(quán)利要求7所述的多電平轉(zhuǎn)換電路，其中該輸入電壓為直流電壓，該第一輸入端的該電位固定高于該第二輸入端的該電位，該第一輸入端連接于該第一輸出端。
12.如權(quán)利要求7所述的多電平轉(zhuǎn)換電路，其中該輸入電壓為交流電壓，在該輸入電壓處于正半周時，該第一輸入端的該電位低于該第二輸入端的該電位，而在該輸入電壓處于負(fù)半周時，該第一輸入端的該電位高于該第二輸入端的該電位。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多電平轉(zhuǎn)換電路的逐波保護(hù)方法，其中該多電平轉(zhuǎn)換電路的電平數(shù)量為n，n為大于等于3的整數(shù)，該多電平轉(zhuǎn)換電路包含一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端、一電感、n-1個第一開關(guān)、n-1個第二開關(guān)以及n-2個飛跨電容，該第一輸入端及該第二輸入端架構(gòu)于接收一輸入電壓，該第一輸出端及該第二輸出端架構(gòu)于提供一輸出電壓，當(dāng)該第一輸入端的電位低于該第二輸入端的電位時，該第一輸入端電連接于該第二輸出端，當(dāng)該第一輸入端的該電位高于該第二輸入端的該電位時，該第一輸入端電連接于該第一輸出端；該電感的第一端電連接于該第二輸入端，該n-1個第一開關(guān)串聯(lián)連接于該電感的第二端與該第二輸出端之間，第1個該第一開關(guān)及第n-1個該第一開關(guān)分別耦接于該電感的該第二端及該第二輸出端，該n-1個第二開關(guān)串聯(lián)連接于該電感的該第二端與該第一輸出端之間，第1個該第二開關(guān)及第n-1個該第二開關(guān)分別耦接于該電感的該第二端及該第一輸出端，第k個該飛跨電容跨接于第k個該第一開關(guān)及第k+1個該第一開關(guān)的公共連接點(diǎn)與第k個該第二開關(guān)及第k+1個該第二開關(guān)的公共連接點(diǎn)之間，k為小于或等于n-2的正整數(shù)，該逐波保護(hù)方法包含步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中于步驟(d)中，當(dāng)該電流超過該閾值時，該目標(biāo)主開關(guān)的該導(dǎo)通時長小于ts/(n-1)，ts為該主開關(guān)的開關(guān)周期。
3.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該多電平轉(zhuǎn)換電路還包含一第一輸入開關(guān)及一第二輸入開關(guān)，該第一輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第一輸出端之間，該第二輸入開關(guān)耦接于該第一輸入端與該第二輸出端之間，該逐波保護(hù)方法還包含：
4.如權(quán)利要求1所述的逐波保護(hù)方法，其中該輸入電壓為直流電壓，該第一輸入端的該電位固定低于該第二輸入端的該電位，該第一輸入端連接于該第二輸出端。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡玉華，王璐，王藝潮，董慨，
申請(專利權(quán))人：臺達(dá)電子企業(yè)管理上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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