(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 202110201098.7
(22)申请日 2021.02.23
(71)申请人 浙江日风电气股份有限公司
地址 311121 浙江省杭州市余杭区仓前街
道龙潭路26号1幢、2幢
(72)发明人 吴龙生 陈建明 叶智 卢钢
(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 张春辉
(51)Int.Cl.
H02M 3/158(2006.01)
(54)发明名称
法
(57)摘要
本申请公开了一种飞跨电容三电平Boost电
飞跨电容的第二端连接，可控开关的另一端与第
一电容和第二电容的公共端连接，可控开关在其
电压恒为输出电压的一半，若飞跨电容的电压小
于第二预设阈值，正向接通可控开关，使得可控
开关第一端的电压下降，飞跨电容的电压钳位在
输出电压的一半，保护第一开关管不会过压；若
飞跨电容的电压大于第一预设阈值，反向接通可
控开关，使得可控开关两端电压保持一致，则施
加在第一二极管上的电压减小，以保护第一二极
管不会过压。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 112564483 A 2021.03.26
C N 112564483
A
1.一种飞跨电容三电平Boost电路，包括储能电路、第一二极管、第二二极管、飞跨电容、第一电容和第二电容，所述储能电路包括电感、第一开关管和第二开关管，所述储能电路与输入端连接，所述第一二极管与所述储能电路连接，所述第二二极管分别与所述第一二极管和输出端连接，所述飞跨电容
的第一端连接所述第一二极管和所述第二二极管的公共端，所述飞跨电容的第二端连接所述第一开关管和所述第二开关管的公共端，所述第一电容和所述第二电容并联在所述输出端的两端，其特征在于，还包括：可控开关；
所述可控开关的第一端与所述飞跨电容的第二端连接，所述可控开关的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述可控开关用于在所述飞跨电容的电压大于第一预设阈值时反向接通，在所述飞跨电容的电压小于第二预设阈值时正向接通，以使所述飞跨电容的电压等于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压；
其中，所述第一预设阈值不小于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压，所述第二预设阈值不大于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压。
2.如权利要求1所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，所述可控开关包括第三开关管、第四开关管、第三二极管和第四二极管；
所述第三开关管的第二端与所述飞跨电容连接，所述第三开关管的第一端与所述第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的第二端连接，所述第三二极管的阴极与所述第三开关管的第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述第四开关管的第二端连接，所述第四二极管的阴极与所述第四开关管的第一端连接。
3.如权利要求2所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，所述第三开关管和所述第四开关管为三极管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管中的任意一种。
4.如权利要求1所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，所述可控开关包括第一继电器、第二继电器、第三二极管和第四二极管；
所述第一继电器的第二端与所述飞跨电容连接，所述第一继电器的第一端与所述第二继电器的第一端连接，所述第二继电器的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述第三二极管的阳极与所述第一继电器的第二端连接，所述第三二极管的阴极与所述第一继电器第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述第二继电器的第二端连接，所述第四二极管的阴极与所述第二继电器的第一端连接。
5.如权利要求3或4所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容并联在所述输入端的两端。
6.如权利要求1所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，所述飞跨电容为金属膜电容。
7.如权利要求1所述的飞跨电容三电平Boost电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容为电解电容。
8.一种飞跨电容三电平Boost电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的飞跨电容三电平Boost电路，包括：
检测飞跨电容的电压；
在所述飞跨电容的电压大于第一预设阈值时，控制可控开关反向接通；
在所述飞跨电容的电压小于第二预设阈值时，控制所述可控开关正向接通。
一种飞跨电容三电平Boost电路及其控制方法
技术领域
[0001]本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种飞跨电容三电平Boost电路及其控制方法。
背景技术
[0002]Boost升压电路因其控制简单，被广泛应用于光伏逆变器的DC/DC侧等场合，对于低压系统，两电平Boost电路可以满足耐压要求，然而，当输入电压较高时，传统的两电平Boost电路电压应力有限，无法工作，若使用较高耐压的器件则可能会增加硬件成本，因此三电平Boost电路得以广泛应用。
[0003]图1为现有技术提供的一种飞跨电容三电平Boost电路原理图。如图1所示，二极管D01和二极管D02为钳位二极管，用于钳位飞跨电容Cf的电压，避免第一开关管Q1和第二开关管Q2过压损坏。但是该电路的飞跨电容Cf的电压必须高于输出电压Uo的一半，若飞跨电容Cf的电压低于输出电压Uo的一半，在第一开关管Q1导通时，飞跨电容Cf会通过二极管D01给第一电容C1充电，而在第二开关管Q2导通时，第一电容C1会通过二极管D02给飞跨电容Cf 充电，二极管D01和二极管D02长期工作在互相充电的状态下极其容易损坏。此外，由于输出电压和飞跨电容Cf的电压具有波动性，如果要保证飞跨电容Cf的电压高于输出电压Uo的一半，则实际应用中需要令飞跨电容Cf的电压高于一半输出电压更多，这会导致第一开关管Q1的电压应力增大，容易损坏。
发明内容
[0004]本申请的目的是提供一种飞跨电容三电平Boost电路，使得飞跨电容的电压钳位在输出电压的一半，保护电路中的器件不会因过电压应力而损坏。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种飞跨电容三电平Boost电路，包括储能电路、第一二极管
、第二二极管、飞跨电容、第一电容和第二电容，所述储能电路包括电感、第一开关管和第二开关管，所述储能电路与输入端连接，所述第一二极管与所述储能电路连接，所述第二二极管分别与所述第一二极管和输出端连接，所述飞跨电容的第一端连接所述第一二极管和所述第二二极管的公共端，所述飞跨电容的第二端连接所述第一开关管和所述第二开关管的公共端，所述第一电容和所述第二电容并联在所述输出端的两端，其特征在于，还包括：可控开关；
所述可控开关的第一端与所述飞跨电容的第二端连接，所述可控开关的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述可控开关用于在所述飞跨电容的电压大于第一预设阈值时反向接通，在所述飞跨电容的电压小于第二预设阈值时正向接通，以使所述飞跨电容的电压等于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压；
其中，所述第一预设阈值不小于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压，所述第二预设阈值不大于所述第一电容和所述第二电容的公共端的电压。
[0006]优选地，所述可控开关包括第三开关管、第四开关管、第三二极管和第四二极管；
所述第三开关管的第二端与所述飞跨电容连接，所述第三开关管的第一端与所述第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述第三二极管的阳极与所述第三开关管的第二端连接，所述第三二极管的阴极与所述第三开关管的第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述第四开关管的第二端连接，所述第四二极管的阴极与所述第四开关管的第一端连接。
[0007]优选地，所述第三开关管和所述第四开关管为三极管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管中的任意一种。
[0008]优选地，所述可控开关包括第一继电器、第二继电器、第三二极管和第四二极管；
所述第一继电器的第二端与所述飞跨电容连接，所述第一继电器的第一端与所述第二继电器的第一端连接，所述第二继电器的第二端与所述第一电容和所述第二电容的公共端连接；
所述第三二极管的阳极与所述第一继电器的第二端连接，所述第三二极管的阴极与所述第一继电器第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述第二继电器的第二端连接，所述第四二极管的阴极与所述第二继电器的第一端连接。
[0009]优选地，还包括第三电容，所述第三电容并联在所述输入端的两端。
[0010]优选地，所述飞跨电容为金属膜电容。
[0011]优选地，所述第一电容和所述第二电容为电解电容。
[0012]为解决上述技术问题，本申请还提供一种飞跨电容三电平Boost电路的控制方法，应用于如所述的飞跨电容三电平Boost电路，包括：
检测飞跨电容的电压；
在所述飞跨电容的电压大于第一预设阈值时，控制可控开关反向接通；
在所述飞跨电容的电压小于第二预设阈值时，控制所述可控开关正向接通。[0013]本申请所提供的飞跨电容三电平Boost电路，可控开关的一端与飞跨电容的第二端连接，可控开关的另一端与第一电容和第二电容的公共端连接，可控开关在其两端的电压不相等时接通。可控开关的第二端的电压恒为输出电压的一半，若飞跨电容的电压小于第二预设阈值，即可控开关的第一端的电压大于可控开关的第二端的电压，此时正向接通可控开关，使得可控开关第一端的电压下降，与第二端的电压保持一致，第二开关管两端的电压减小，飞跨电容第一端的电压等于输出电压，第二端的电压等于第一电容和第二电容的公共端的电压，使得飞跨电容的电压钳位在输出电压的一半，由于第一开关管的电压与飞跨电容的电压相等，即可以保护第一开关管不会过压；若飞跨电容的电压大于第一预设阈值，即可控开关的第一端的电压小于可控开关的第二端的电压，此时反向接通可控开关，使得可控开关两端电压保持一致，由于第一二极管的阳极的电压与可控开关的第一端的电压一致，此处电压增加，而第一二极管的阴极的电压不变，则施加在第一二极管上的电压减小，以保护第一二极管不会过压。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的
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