(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210325549.2
(22)申请日 2022.03.30
(71)申请人 阳光电源股份有限公司
地址 230088 安徽省合肥市高新区习友路
1699号
(72)发明人 陈鹏 林磊明 何安然 孙帅
于振峰
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 钱湾湾
(51)Int.Cl.
H02M 3/07(2006.01)
H02M 7/483(2007.01)
H02M 1/088(2006.01)
H02M 1/32(2007.01)
H02M 1/14(2006.01)
(54)发明名称一种带有飞跨电容的三电平变换器及控制方法(57)摘要本申请提供一种带有飞跨电容的三电平变换器及控制方法，第一开关管和第二开关管选用不同特性的开关管，不同特性至少包括开关频率或器件耐压；发送第一驱动信号给第一开关管，发送第二驱动信号给第二开关管；在每个预设时间段时， 第一驱动信号存在P个脉冲，第二驱动信号存在Q个脉冲，P为大于等于2的整数，Q大于P；在第一驱动信号的第一脉冲周期第二驱动信号存在N个脉冲，在第一驱动信号的第二脉冲周期第二驱动信号存在M个脉冲，N为大于等于2的整数，M为大于等于1的整数，M+N=Q；电感在每个预设时间段内充放电P+N+M次。该方案相比传统中两个选用耐压较高的开关管，功率损耗得以降低，降低变换器功率损耗， 提高电能转换效率。权利要求书2页 说明书10页 附图8页CN 114421761 A 2022.04.29
C N 114421761
A
1.一种带有飞跨电容的三电平变换器，其特征在于，包括：第一开关管、第二开关管、电感、飞跨电容、第一二极管、第二二极管和控制器； 所述第一开关管和所述第二开关管选用不同特性的开关管，其中，所述不同特性至少包括开关频率或器件耐压；
所述电感的第一端连接所述变换器的第一输入端，所述电感的第二端连接第一节点；所述第一开关管的第一端连接所述第一节点，所述第一开关管的第二端连接第二节点，所述第二开关管的第一端连接所述第二节点，所述第二开关管的第二端连接所述变换器的第二输入端；所述第一二极管的阳极连接所述第一节点，所述第一二极管的阴极连接第三节点，所述第二二极管的阳极和阴极分别连接所述第三节点和
所述变换器的第一输出端；所述飞跨电容的第一端连接所述第二节点，所述飞跨电容的第二端连接所述第三节点；
所述控制器，用于发送第一驱动信号给所述第一开关管，发送第二驱动信号给所述第二开关管；在每个预设时间段时，所述第一驱动信号存在P个脉冲，所述第二驱动信号存在Q 个脉冲，所述P为大于等于2的整数，所述Q大于所述P；在所述第一驱动信号的第一脉冲周期所述第二驱动信号存在N个脉冲，在所述第一驱动信号的第二脉冲周期所述第二驱动信号存在M个脉冲，所述N为大于等于2的整数，所述M为大于等于1的整数，M+N=Q；所述电感在所述每个预设时间段内充放电P+N+M次。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述第二驱动信号的Q个脉冲对应所述第一驱动信号P个脉冲的低电平阶段。
3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述第二驱动信号的Q个脉冲对应所述第一驱动信号P个脉冲的高电平阶段。
4.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述P个脉冲的频率不相同，所述P个脉冲的脉冲宽度相等。
5.根据权利要求1‑3任一项所述的变换器，其特征在于，所述P个脉冲的频率相同，所述P个脉冲的脉冲宽度不相等。
6.根据权利要求1‑3任一项所述的变换器，其特征在于，所述P个脉冲的频率相同，所述P个脉冲的脉冲宽度相等。
7.根据权利要求1‑3任一项所述的变换器，其特征在于，所述P个脉冲的频率不相同，所述P个脉冲的脉冲宽度不相等。
8.根据权利要求1‑3任一项所述的变换器，其特征在于，所述N个脉冲的脉冲宽度不相等，所述M个脉冲的脉冲宽度相等；
或，
所述N个脉冲的脉冲宽度相等，所述M个脉冲的脉冲宽度不相等；
或，
所述N个脉冲的脉冲宽度相等，所述M个脉冲的脉冲宽度相等，所述N个脉冲的脉冲宽度和所述M个脉冲的脉冲宽度不相等。
9.根据权利要求1‑4任一项所述的变换器，其特征在于，还包括：第三开关管；
所述第三开关管的第一端连接所述第二节点，所述第三开关管的第二端连接所述飞跨电容的第一端。
10.根据权利要求1‑4任一项所述的变换器，其特征在于，还包括：第三二极管和第四二极管；
所述第三二极管的阳极连接所述变换器的输出电压的中点，所述第三二极管的阴极连接所述第三节点；所述第四二极管的阳极连接所述第二节点，所述第四二极管的阴极连接所述输出电压的中点。
11.根据权利要求1‑4任一项所述的变换器，其特征在于，还包括：第四开关管；
所述第四开关管的第一端连接所述飞跨电容的第一端，所述第四开关管的第二端连接所述变换器的负输出端。
12.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述三电平变换器为三电平BUCK电路。
13.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述三电平变换器为三电平逆变器。
14.一种带有飞跨电容的三电平变换器的控制方法，其特征在于，所述变换器包括：第一开关管、第二开关管、电感、飞跨电容、第一二极管、第二二极管和控制器；所述第一开关管和所述第二开关管选用不同特性的开关管，其中，所述不同特性至少包括开关频率或器件耐压；
该方法包括：
发送第一驱动信号给所述第一开关管，发送第二驱动信号给所述第二开关管；在每个预设时间段时，所述第一驱动信号存在P个脉冲，所述第二驱动信号存在Q个脉冲，所述P为大于等于2的整数，所述Q大于所述P；在所述第一驱动信号的第一脉冲周期所述第二驱动信号存在N个脉冲，在所述第一驱动信号的第二脉冲周期所述第二驱动信号存在M个脉冲，所述N为大于等于2的整数，所述M为大于等于1的整数，M+N=Q；所述电感在所述每个预设时间段内充放电P+N+M次。
一种带有飞跨电容的三电平变换器及控制方法
技术领域
[0001]本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种带有飞跨电容的三电平变换器及控制方法。
背景技术
[0002]目前，带有飞跨电容的三电平DCDC变换器如图1所示，该变换器包括两个主功率管，第一开关管Q1和第二开关管Q2，两个二极管D1和D2，功率电感L和飞跨电容CF。通常，飞跨电容CF的电压为母线电压Vbus的一半；一般情况下，母线电容C1和C2的容值相等，C1上的电压等于C2上的电压。T1和T2采用交错180度的导通方式，在一个工作周期内可以实现功率电感L的纹波电流倍频，从而降低电感纹波。如图2和图3所示，其中，Vg1和Vg2分别对应T1和T2的驱动信号，Ts为驱动信号的周期，两个主功
率管的周期相同，并且占空比相同。其中，图2为占空比小于0.5的驱动信号示意图，图3为占空比大于0.5的驱动信号示意图。
[0003]但是，现有技术中第一开关管和第二开关管为开关特性相同的开关管，例如开关频率相同，耐压大小相同，均选择的是耐压较高的开关管，这样两个开关管的功率损耗比较大。
发明内容
[0004]为了解决上述技术问题，本申请提供了一种带有飞跨电容的三电平变换器及控制方法，能够降低开关管的功率损耗，进一步降低整个变换器的功耗。
[0005]为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请提供一种带有飞跨电容的三电平变换器，包括：第一开关管、第二开关管、电感、飞跨电容、第一二极管、第二二极管和控制器； 所述第一开关管和所述第二开关管选用不同特性的开关管，其中，所述不同特性至少包括开关频率或器件耐压；
所述电感的第一端连接所述变换器的第一输入端，所述电感的第二端连接第一节点；所述第一开关管的第一端连接所述第一节点，所述第一开关管的第二端连接第二节点，所述第二开关管的第一端连接所述第二节点，所述第二开关管的第二端连接所述变换器的第二输入端；所述第一二极管的阳极和阴极分别
连接所述第一节点和第三节点，所述第二二极管的阳极和阴极分别连接所述第三节点和所述变换器的第一输出端；所述飞跨电容的第一端连接所述第二节点，所述飞跨电容的第二端连接所述第三节点；
所述控制器，用于发送第一驱动信号给所述第一开关管，发送第二驱动信号给所述第二开关管；在每个预设时间段时，所述第一驱动信号存在P个脉冲，所述第二驱动信号存在Q个脉冲，所述P为大于等于2的整数，所述Q大于所述P；在所述第一驱动信号的第一脉冲周期所述第二驱动信号存在N个脉冲，在所述第一驱动信号的第二脉冲周期所述第二驱动信号存在M个脉冲，所述N为大于等于2的整数，所述M为大于等于1的整数，M+N=Q；所述电感在所述每个预设时间段内充放电P+N+M次。
[0006]优选地，所述第二驱动信号的Q个脉冲对应所述第一驱动信号P个脉冲的低电平阶
段。
[0007]优选地，所述第二驱动信号的Q个脉冲对应所述第一驱动信号P个脉冲的高电平阶段。
[0008]优选地，所述P个脉冲的频率不相同，所述P个脉冲的脉冲宽度相等。
[0009]优选地，所述P个脉冲的频率相同，所述P个脉冲的脉冲宽度不相等。
[0010]优选地，所述P个脉冲的频率相同，所述P个脉冲的脉冲宽度相等。
[0011]优选地，所述P个脉冲的频率不相同，所述P个脉冲的脉冲宽度不相等。
[0012]优选地，所述N个脉冲的脉冲宽度不相等，所述M个脉冲的脉冲宽度相等；
或，
所述N个脉冲的脉冲宽度相等，所述M个脉冲的脉冲宽度不相等；
或，
所述N个脉冲的脉冲宽度相等，所述M个脉冲的脉冲宽度相等，所述N个脉冲的脉冲宽度和所述M个脉冲的脉冲宽度不相等。
[0013]优选地，还包括：第三开关管；
所述第三开关管的第一端连接所述第二节点，所述第三开关管的第二端连接所述飞跨电容的第一端。
[0014]优选地，还包括：第三二极管和第四二极管；
所述第三二极管的阳极连接所述变换器的输出电压的中点，所述第三二极管的阴极连接所述第三节点；所述第四二极管的阳极连接所述第二节点，所述第四二极管的阴极连接所述输出电压的中点。
[0015]优选地，还包括：第四开关管；
所述第四开关管的第一端连接所述飞跨电容的第一端，所述第四开关管的第二端连接所述变换器的负输出端。
[0016]优选地，所述三电平变换器为三电平BUCK电路。
[0017]优选地，所述三电平变换器为三电平逆变器。
[0018]本申请还提供一种带有飞跨电容的三电平变换器的控制方法，所述变换器包括：第一开关管、第二开关管、电感、飞跨电容、第一二极管、第二二极管和控制器；所述第一开关管和所述第二开关管选用不同特性的开关管，其中，所述不同特性至少包括开关频率或器件耐压；
该方法包括：
发送第一驱动信号给所述第一开关管，发送第二驱动信号给所述第二开关管；在每个预设时间段时，所述第一驱动信号存在P个脉冲，所述第二驱动信号存在Q个脉冲，所述P为大于等于2的整数，所述Q大于所述P；在所述第一驱动信号的第一脉冲周期所述第二驱动信号存在N个脉冲，在所述第一驱动信号的第二脉冲周期所述第二驱动信号存在M个脉冲，所述N为大于等于2的整数，所述M为大于等于1的整数，M+N=Q；所述电感在所述每个预设时间段内充放电P+N+M次。
[0019]通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的变换器中的两个主功率管采用不同特性的开关管，例如开关频率和耐压均不相同，一个耐压高，另一个耐压低；第一开关管对应第一驱动信号给，第二开关管
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