交错并联飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法与流程

本技术涉及电力电子，特别涉及一种交错并联飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法。

背景技术：

1、在相关技术中，交错并联飞跨电容三电平双向升降压变换器常用于储能系统中的直流变换器，以实现能量在电池和直流母线间的双向变换。在变换器系统运行前，需要对变换器中的电容器进行预充电，以降低系统启动时的电流冲击及开关管的应力。但是，现有的技术方案是通过增加额外的电路元件以实现对输入输出飞跨电容和输入输出支撑电容的充电，线路复杂，成本高。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种交错并联飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法，旨在利用已有的软起线路，通过控制开关管的通断，无需增加额外的电路，即可实现对变换器中的电容器的预充电。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法，所述交错并联飞跨三电平双向升降压变换器包括预充电模块、输入侧支撑电容、输出侧支撑电容和两个并列连接的h桥模块，每个所述h桥模块包括输入侧飞跨电容、输出侧飞跨电容、输入侧桥臂、输出侧桥臂和电感，所述输入侧桥臂包括依次连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述输出侧桥臂包括依次连接的第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；所述方法包括：

3、确定多个电容的目标电压，其中，多个所述电容分别为所述输入侧飞跨电容、所述输入侧支撑电容、所述输出侧飞跨电容和所述输出侧支撑电容；

4、控制所述h桥模块中的开关管的通断状态，以使所述交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的输入侧电源对各个所述电容进行充电，直至各个所述电容的两端电压均达到对应的所述目标电压。

5、根据本技术的一些实施例，所述控制所述h桥模块中的开关管的通断状态，以使所述交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的输入侧电源对各个所述电容进行充电，包括：

6、控制所述预充电模块、所述第一开关管和所述第四开关管的通断状态，以对所述输入侧支撑电容和所述h桥模块中的所述输入侧飞跨电容进行充电；

7、在所述输入侧支撑电容和所述输入侧飞跨电容完成充电的情况下，导通所述第八开关管；

8、对于至少一个所述h桥模块，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态，以对所述输出侧飞跨电容和所述输出侧支撑电容进行充电。

9、根据本技术的一些实施例，所述预充电模块包括主路开关、辅助开关和电阻，所述辅助开关和所述电阻串联后并联在所述主路开关的两侧；所述控制所述预充电模块、所述第一开关管和所述第四开关管的通断状态，以对所述输入侧支撑电容和所述h桥模块中的所述输入侧飞跨电容进行充电，包括：

10、导通所述辅助开关、所述第一开关管和所述第四开关管，以开启对所述输入侧支撑电容和所述输入侧飞跨电容进行充电；

11、当确定所述输入侧飞跨电容的两端电压达到第一目标电压，关断与所述输入侧飞跨电容对应的所述第一开关管和所述第四开关管，并保持所述辅助开关导通；

12、当所述输入侧支撑电容的两端电压达到第二目标电压，导通所述主路开关，并关断所述辅助开关。

13、根据本技术的一些实施例，所述对于至少一个所述h桥模块，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态，以对所述输出侧飞跨电容和所述输出侧支撑电容进行充电，包括：

14、对于每一个所述h桥模块，保持所述第八开关管导通，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态，以通过所述电感对所述输出侧支撑电容和所述输出侧飞跨电容进行充电。

15、根据本技术的一些实施例，在所述基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态之后，所述方法还包括：

16、对于每一个所述h桥模块，当所述输出侧飞跨电容的两端电压达到第三目标电压，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管的通断状态，以通过所述电感继续对所述输出侧支撑电容进行充电。

17、根据本技术的一些实施例，在所述基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管的通断状态之后，所述方法还包括：

18、当所述输出侧支撑电容的两端电压达到第四目标电压，关断所有所述h桥模块中的所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管。

19、根据本技术的一些实施例，两个所述h桥模块分别为第一h桥模块和第二h桥模块；所述对于至少一个所述h桥模块，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态，以对所述输出侧飞跨电容和所述输出侧支撑电容进行充电，包括：

20、导通所述第二h桥模块中的第五开关管，并保持所述第一h桥模块和所述第二h桥模块中的第八开关管导通；

21、对于所述第一h桥模块，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态，以通过所述第一h桥模块的电感对所述输出侧支撑电容以及所述第一h桥模块和所述第二h桥模块中的输出侧飞跨电容进行充电。

22、根据本技术的一些实施例，在所述基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态之后，所述方法还包括：

23、当所述第二h桥模块中的输出侧飞跨电容的两端电压达到第三目标电压，关断所述第二h桥模块中的所述第五开关管和/或所述第八开关管。

24、根据本技术的一些实施例，在所述基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第七开关管的通断状态之后，所述方法还包括：

25、当所述第一h桥模块中的输出侧飞跨电容的两端电压达到第三目标电压，基于同一pwm信号同步控制所述第一h桥模块中的所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管的通断状态，以通过所述第一h桥模块中的电感继续对所述输出侧支撑电容进行充电。

26、根据本技术的一些实施例，在所述第一h桥模块和所述第二h桥模块中的输出侧飞跨电容的两端电压均达到第三目标电压的情况下，所述方法还包括：

27、当所述输出侧支撑电容的两端电压达到第四目标电压，关断所有所述第一h桥模块中的所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管。

28、根据本技术的一些实施例，在所述控制所述预充电模块、所述第一开关管和所述第四开关管的通断状态之前，所述方法还包括：

29、对于每一个h桥模块，基于第一pwm信号同步控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第七开关管和所述第八开关管的通断状态，以及基于第二pwm信号同步控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的通断状态；

30、其中，所述第一pwm信号和所述第二pwm信号之间为互补pwm信号。

31、第二方面，本技术实施例提供了一种控制器，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述第一方面的交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法。

32、第三方面，本技术实施例提供了一种交错并联飞跨三电平双向升降压变换器，包括上述第二方面的控制器。

33、第四方面，本技术实施例提供了一种电源设备，包括上述第三方面的交错并联飞跨三电平双向升降压变换器。

34、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面的交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法。

35、第六方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或计算机指令，其特征在于，所述计算机程序或所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中，计算机设备的处理器从所述计算机可读存储介质读取所述计算机程序或所述计算机指令，所述处理器执行所述计算机程序或所述计算机指令，使得所述计算机设备执行如上述第一方面的交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法。

36、根据本技术实施例的技术方案，至少具有如下有益效果：对于交错并联飞跨三电平双向升降压变换器，首先，本技术实施例会确定输入侧飞跨电容、输入侧支撑电容、输出侧飞跨电容和输出侧支撑电容的各个电容得目标电压；然后，本技术实施例会控制h桥模块中的开关管的通断状态，以使交错并联飞跨三电平双向升降压变换器的输入侧电源对各个电容进行充电，直至各个电容的两端电压均达到对应的目标电压。因此，本技术实施例可以利用已有的软起线路，通过控制开关管的通断，无需增加额外的电路，即可实现对变换器中的电容器的预充电，降低线路的复杂程度，减小成本。

37、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。