平衡桥电路及其控制方法、逆变系统与流程

本发明涉及逆变，尤其涉及一种平衡桥电路及其控制方法、逆变系统。

背景技术：

1、在逆变高压场景中，通常电源电压较高，如光伏发电、电池储能、或其他发电等。而一般情况下，变换器的耐压较低，通常需要对电源进行分压后进一步使用。

2、图1为现有的一种对电源进行分压的电路图。如图1所示，采用电容c01和电容c02对输入电源进行1/2分压，电容c01和电容c02分别是两个负载的母线。负载可能是隔离式dc/dc变换器、隔离式dc/ac变换器、非隔离式dc/dc变换器、或非隔离式dc/ac变换器。其中，对于dc/ac变换器等随工频变化的负载而言，由于其随着工频（例如，50hz）波动变化，通常会引起电容c01、c02出现半母线工频波动。

3、现有技术通过采用平衡桥进行半母线钳位控制，使电容c01的电压vc01和电容c02的电压vc02相等，即vc01=vc02。然而，平衡桥中开关器件（开关管q01和开关管q02）的高频开关会产生高频电流纹波，该高频电流纹波又会传输到两个负载的母线中。

技术实现思路

1、本发明提供了一种平衡桥电路及其控制方法、逆变系统，以抑制母线高频电流纹波。

2、根据本发明的一方面，提供了一种平衡桥电路，包括：

3、分压电容，所述分压电容串联于输入电源的正极端和负极端之间，相邻两个所述分压电容的连接点为分压节点，位于所述分压节点两侧的分压电容分别为上分压电容和下分压电容；

4、平衡桥组，所述平衡桥组包括至少两路平衡桥；所述平衡桥包括上桥臂、下桥臂和电感储能臂，所述上桥臂用于通过所述电感储能臂对所述上分压电容进行充放电，所述下桥臂用于通过所述电感储能臂对所述下分压电容进行充放电，所述电感储能臂用于储存和释放能量；其中，一个所述平衡桥组中的各所述平衡桥的电感电流错相输出。

5、可选地，一个所述平衡桥组中的所述平衡桥的数量为m路，各所述平衡桥的电感电流相位相差360°/m；其中，m≥2。

6、可选地，所述分压电容的数量为两个，分别为第一分压电容和第二分压电容；

7、在所述平衡桥中，所述上桥臂的第一端、所述下桥臂的第一端和所述电感储能臂的第一端电连接，所述上桥臂的第二端为所述平衡桥的上桥臂连接端，所述下桥臂的第二端为所述平衡桥的下桥臂连接端，所述电感储能臂的第二端为所述平衡桥的电感连接端；

8、其中，所述平衡桥组中的各所述平衡桥的所述上桥臂连接端均电连接于所述输入电源的正极端，所述平衡桥组中的各所述平衡桥的所述下桥臂连接端均电连接于所述输入电源的负极端，所述平衡桥组中的各所述平衡桥的所述电感连接端均与所述分压节点电连接。

9、可选地，所述平衡桥包括：第一开关管、第二开关管和电感；

10、其中，所述第一开关管的第一端作为所述上桥臂的第一端，所述第一开关管的第二端作为所述上桥臂的第二端；所述第二开关管的第一端作为所述下桥臂的第一端，所述第二开关管的第二端作为所述下桥臂的第二端；所述电感的第一端作为所述电感储能臂的第一端，所述电感的第二端作为所述电感储能臂的第二端。

11、可选地，所述的平衡桥电路还包括：控制模块和驱动模块；所述驱动模块连接于所述控制模块和所述平衡桥的控制端之间；

12、其中，所述控制模块根据采集到的各所述分压电容的电压、以及各所述平衡桥的电感电流，生成各所述平衡桥所需的pwm信号；所述驱动模块根据所述pwm信号对各所述平衡桥中的开关管进行驱动。

13、可选地，所述控制模块包括：

14、电压外环控制单元，所述电压外环控制单元接入所述平衡桥组中的各所述分压电容的电压，所述电压外环控制单元将所述上分压电容的电压和所述下分压电容的电压做差得到电压差，并对所述电压差进行pi调节，得到电流参考值；

15、与至少两个所述平衡桥一一对应的至少两个电流内环控制单元，所述电流内环控制单元接入所述电流参考值、以及与所述电流内环控制单元对应的所述平衡桥的电感电流；所述电流内环控制单元将所述电流参考值与所述电感电流做差，得到电流差，并对所述电流差进行pi调节，得到pwm基准值；

16、与至少两个所述平衡桥一一对应的至少两个pwm信号生成单元，所述pwm信号生成单元接入对应的所述pwm基准值和载波信号；所述pwm信号生成单元根据所述pwm基准值和所述载波信号，生成pwm信号。

17、可选地，各所述pwm信号生成单元对应的载波信号的相位相差360°/m；其中，m≥2。

18、可选地，所述pwm信号生成单元包括：除法器、比较器和反相器；

19、其中，所述除法器的第一输入端接入所述pwm基准值，所述除法器的第二输入端接入所述上分压电容和所述下分压电容的电压总和，所述除法器将所述pwm基准值除以所述电压总和，得到载波比较值；

20、所述比较器的第一输入端接入所述载波比较值，所述比较器的第二输入端接入所述载波信号，所述比较器将所述载波比较值和所述载波信号进行比较，得到上桥臂控制信号；

21、所述反相器的输入端接入所述上桥臂控制信号，所述反相器将所述上桥臂控制信号取反，得到下桥臂控制信号；其中，所述上桥臂控制信号和所述下桥臂控制信号构成所述pwm信号生成单元输出的pwm信号。

22、根据本发明的另一方面，提供了一种平衡桥电路的控制方法，适用于本发明任意实施例所提供的平衡桥电路，该控制方法包括：

23、s1：采集各所述分压电容的电压、以及采集各所述平衡桥的电感电流；

24、s2：针对一个所述平衡桥组，根据所述上分压电容的电压、所述下分压电容的电压、以及各所述平衡桥的电感电流，生成控制各所述平衡桥的pwm信号，以使各所述平衡桥的电感电流错相输出。

25、根据本发明的另一方面，提供了一种逆变系统，该逆变系统包括：输入电源、如本发明任意实施例所述的平衡桥电路和至少两个变换器，其中，所述平衡桥电路中的所述分压电容作为所述变换器的直流母线电容。

26、本发明实施例提供的平衡桥电路设置有用于对分压节点进行平衡的平衡桥组，平衡桥组包括错相输出的至少两路平衡桥。一方面，通过在一个平衡桥组内设置至少两路平衡桥，与只设置一路平衡桥相比，多了一路电感电流用于进行电压平衡，从而能够减小各路平衡桥的电感电流的峰峰值，以及能够提高对分压节点的平衡能力。另一方面，对于平衡桥而言，由于上桥臂和下桥臂的高频开关会导致该平衡桥的电感电流中含有高频电流纹波。本发明实施例在一个平衡桥组中设置有错相输出的至少两路平衡桥，使得各路平衡桥的电感电流中的高频电流纹波相互抵消，对平衡桥组的外部电路（即上分压电容和下分压电容）而言，高频电流纹波明显减少。

27、进一步的，分压电容通常由两部分构成，具体为铝电容和膜电容。其中，铝电容能够提供低频（例如，50hz）的能量支撑作用，膜电容用来吸收负载开关管和平衡桥开关管的开关纹波。一方面，本发明实施例通过设置平衡桥组对各分压电容进行平衡，使各分压电容的电压相等，能够减小铝电容的容量。另一方面，本发明实施例通过设置平衡桥组包括错相输出的至少两路平衡桥，能够抑制平衡桥的高频开关的引起的高频电流纹波，不会增加膜电容的容量。

28、综上所述，本发明实施例至少能够实现以下有益效果：

29、第一方面，提高了对分压节点的电压平衡能力，增强了带动不平衡负载的能力，从而能够减少铝电容数量；

30、第二方面，电路中高频纹波减少，能够减少膜电容的数量；

31、第三方面，各路平衡桥的电感电流减小，有利于降低损耗和提频。

32、因此，本发明实施例有利于实现长寿命、轻量化、低成本、高性能和低emc等。

33、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。