飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法和电源设备与流程

本技术涉及电力电子，特别涉及一种飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法和电源设备。

背景技术：

1、在相关技术中，目前用于飞跨三电平双向升降压变换器的预充电软启动技术方案是根据不同情况选择开关管进行预充，没有加入pwm控制，导致工况分类多，逻辑复杂，没有消除内部电容器残余电能的操作，不能覆盖所有工况。

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，本技术提出一种飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法和电源设备，旨在解决内部电容器残电的问题，将所有内部工况重置至同一工况，解决工况复杂问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法，所述飞跨三电平双向升降压变换器包括输入侧电容、输入侧桥臂、输出侧桥臂和输出侧电容，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、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，以对所述输入侧电容进行放电；

4、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，以对所述输出侧电容进行放电，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；

5、在所述输入侧电容和所述输出侧电容完成放电的情况下，采用第一pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态，以对所述输入侧电容和所述输出侧电容进行充电。

6、根据本技术的一些实施例，在所述采用第一pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态之后，所述方法还包括：

7、当所述飞跨三电平双向升降压变换器的母线输出电压达到目标参考电压，退出所述第一pwm控制模式，其中，所述目标参考电压由输出侧电压、输入侧电压和外设电压确定得到，或者，由输出侧电压和输入侧电压确定得到；

8、采用与正常工况对应的第二pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态，直到所述母线输出电压由所述目标参考电压调整为所述外设电压。

9、根据本技术的一些实施例，所述飞跨三电平双向升降压变换器还包括预充电模块；所述采用第一pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态，以对所述输入侧电容和所述输出侧电容进行充电，包括：

10、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，以对所述输入侧电容进行充电；

11、在所述输入侧电容完成充电的情况下，断开所述第七开关管和导通所述第八开关管，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管的通断状态，以对所述输出侧电容进行充电。

12、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；所述输入侧电容包括输入侧支撑电容和输入侧飞跨电容；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，以对所述输入侧电容进行充电，包括：

13、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；

14、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；

15、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。

16、根据本技术的一些实施例，基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管的通断状态，以对所述输出侧电容进行充电，包括：

17、基于第三pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管的通断状态，以及基于第四pwm信号同步控制所述第三开关管和所述第四开关管的通断状态，以对所述输出侧电容进行充电；

18、其中，所述第三pwm信号和所述第四pwm信号之间为互补pwm信号。

19、根据本技术的一些实施例，所述目标参考电压通过如下之一得到：

20、当所述输出侧电压小于所述输入侧电压和所述外设电压中的最小值，将所述输出侧电压作为第一目标参考电压，以及将所述输入侧电压和所述外设电压中的最小值作为第二目标参考电压；

21、当所述输出侧电压大于或等于所述输入侧电压，将所述输入侧电压作为第三目标参考电压。

22、根据本技术的一些实施例，所述飞跨三电平双向升降压变换器还包括输出继电器，所述输出继电器设置于输出母线；在所述输出侧电压小于所述输入侧电压和所述外设电压中的最小值的情况下，所述当所述飞跨三电平双向升降压变换器的母线输出电压达到目标参考电压，退出所述第一pwm控制模式，包括：

23、当所述母线输出电压达到所述第一目标参考电压，闭合所述输出继电器，并保持基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管；

24、直到所述母线输出电压由所述第一目标参考电压调整至所述第二目标参考电压之后，停止基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管。

25、根据本技术的一些实施例，在所述输出侧电压大于或等于所述输入侧电压的情况下，所述当所述飞跨三电平双向升降压变换器的母线输出电压达到目标参考电压，退出所述第一pwm控制模式，包括：

26、当所述母线输出电压达到所述第三目标参考电压，停止基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管。

27、根据本技术的一些实施例，所述飞跨三电平双向升降压变换器还包括输出继电器，所述输出继电器设置于输出母线；所述采用与正常工况对应的第二pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态，直到所述母线输出电压由所述目标参考电压调整为所述外设电压，包括：

28、采用与正常工况对应的第二pwm控制模式控制所述输入侧桥臂和所述输出侧桥臂中的开关管的通断状态，直到所述母线输出电压由所述第三目标参考电压调整至所述输出侧电压之后，闭合所述输出继电器；

29、保持执行所述第二pwm控制模式，直到所述母线输出电压由所述输出侧电压调整至所述外设电压。

30、根据本技术的一些实施例，所述输出侧电容包括输出侧支撑电容和输出侧飞跨电容；在执行所述第一pwm控制模式的过程中，所述方法还包括：

31、获取所述输出侧飞跨电容的两端电压；

32、当所述输出侧飞跨电容的两端电压达到所述目标参考电压的一半，关断所述第八开关管，并保持基于同一pwm信号同步控制所述第一开关管和所述第二开关管。

33、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飞跨三电平双向升降压变换器的预充电方法。

34、第三方面，本技术实施例提供了一种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。

35、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飞跨三电平双向升降压变换器。

36、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飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法。

37、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飞跨三电平双向升降压变换器及其预充电方法。

38、根据本技术实施例的技术方案，至少具有如下有益效果：本技术实施例能够根据第一pwm信号同步控制第一开关管、第二开关管、第七开关管和第八开关管，从而对输入侧电容进行放电；并且，还会根据第二pwm信号同步控制第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，从而对输出侧电容进行放电；因此，本技术实施例通过pwm开环斩波损耗技术，利用开关管的损耗及无功电流在电路阻抗上产生的有功损耗，从而消除内部的输入侧电容和输出侧电容的残余电量，进而能够将所有内部工况重置至同一工况，解决工况复杂问题。

39、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。