CN109742948A - 一种三电平升压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三电平升压电路，该电路包括：直流电源DC、升压电感L1、功率开关管Q1、功率开关管Q2、输出母线滤波电容C1、输出母线滤波电容C2、二极管D1、二极管D2、钳位二极管D3以及能量转换器。本发明中直流源DC和输出共负极，解决了对称Boost电路存在共模干扰的问题；通过功率开关管Q1、功率开关管Q2串联能够实现在高压系统中升压功能。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种三电平升压电路。
背景技术
为了降低光伏发电系统成本，现在高压系统的逆变器越来越普及，光伏MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)寻优大都采用Boost电路，市场上比较通用的功率开关管大多为低压器件，难以承受更高电压，目前普遍运用对称BOOST升压电路来实现MPPT寻优功能。对称BOOST升压电路的拓扑如图1所示，由于母线输出和直流源DC之间存在功率开关管D1和功率开关管D2，导致输出电压对地之间存在严重的共模信号，和大地之间形成共模干扰，影响系统的正常工作。
发明内容
本发明的目的在于通过一种三电平升压电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种三电平升压电路，该电路包括：直流电源DC、升压电感L1、功率开关管Q1、功率开关管Q2、输出母线滤波电容C1、输出母线滤波电容C2、二极管D1、二极管D2、钳位二极管D3以及能量转换器；其中，所述直流电源DC的正极连接升压电感L1的一端，直流电源DC的负极与功率开关管Q2的发射极、输出母线滤波电容C2的一端、能量转换器的第一接线端连接，升压电感L1的另一端与二极管D1的正极、功率开关管Q1的集电极连接，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接，钳位二极管D3的负极与输出母线滤波电容C1的一端、输出母线滤波电容C2的另一端、能量转换器的第二接线端连接，钳位二极管D3的正极与功率开关管Q1的发射极、功率开关管Q2的集电极连接，二极管D2的负极与输出母线滤波电容C1的另一端、能量转换器的第三接线端连接。
本发明提出的三电平升压电路中直流源DC和输出共负极，解决了对称Boost电路存在共模干扰的问题；通过功率开关管Q1、功率开关管Q2串联能够实现在高压系统中升压功能。
附图说明
图1为传统对称BOOST升压电路的拓扑结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光伏发电系统结构示意图；
图3为本发明实施例提供的三电平升压电路结构图；
图4为本发明实施例提供的功率开关管Q1与功率开关管Q2的驱动时序。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图2所示，图2为本发明实施例提供的光伏发电系统结构示意图。本实施中光伏发电系统主要包括光伏组串、光伏逆变器、并网变压器等构成。光伏逆变器主要包括DC/DC和DC/AC两个部分。由于不同的光伏组件的个体差异或者光照差异，造成各个光伏组串的输出电压不一样，通过控制DC/DC，可以保证每路光伏组串都能够以最大功率输出，从而实现最大功率追踪的功能(MPPT)，提高逆变器的发电效率，DC/DC侧对逆变器的性能有至关重要得作用。因为Boost升压电路控制相对简单，且易于实现，大部分光伏逆变器的DC/DC电路都是采用Boost升压电路，下文实施例提供的三电平升压电路均是在光伏发电系统中的典型应用。
如图3所示，图3为本发明实施例提供的三电平升压电路结构图。
本实施例中三电平升压电路具体包括：直流电源DC、升压电感L1、功率开关管Q1、功率开关管Q2、输出母线滤波电容C1、输出母线滤波电容C2、二极管D1、二极管D2、钳位二极管D3以及能量转换器；其中，所述直流电源DC的正极连接升压电感L1的一端，直流电源DC的负极与功率开关管Q2的发射极、输出母线滤波电容C2的一端、能量转换器的第一接线端连接，升压电感L1的另一端与二极管D1的正极、功率开关管Q1的集电极连接，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接，钳位二极管D3的负极与输出母线滤波电容C1的一端、输出母线滤波电容C2的另一端、能量转换器的第二接线端连接，钳位二极管D3的正极与功率开关管Q1的发射极、功率开关管Q2的集电极连接，二极管D2的负极与输出母线滤波电容C1的另一端、能量转换器的第三接线端连接。在本实施例中能量转换器优选采用平衡电路。
在本实施例中如图4所示，工作时，功率开关管Q1和功率开关管Q2的门极驱动电压在初始状态都为低电平，当DSP给功率开关管Q1的门极一个高电平信号时，功率开关管Q1开通，此时的电流回路为：直流电源DC-升压电感L1-功率开关管Q1-钳位二极管D3-输出母线滤波电容C2。t1时间后，DSP给功率开关管Q2的门极一个高电平信号，功率开关管Q2开通，此时的电流回路为：直流电源DC-升压电感L1-功率开关管Q1-功率开关管Q2，功率开关管Q1与功率开关管Q2导通一段时间，这段时间内，升压电感L1储能，然后功率开关管Q2关断，此时的电流回路是：直流电源DC-升压电感L1-功率开关管Q1-钳位二极管D3-输出母线滤波电容C2，功率开关管Q2关断后，再过t2时间，DSP给功率开关管Q1的门极一个低电平信号，功率开关管Q1关断，此时的电流回路：直流电源DC-升压电感L1-功率开关管Q1-功率开关管Q2。由于功率开关管Q1和功率开关管Q2驱动在开通和关断的期间都有死区时间，所以在每个周期都会有t1+t2的时间的能量留到电容输出母线滤波电容C2上，能量变换器就是将输出母线滤波电容C2电容上多余的能量转移到总母线上，以保证输出母线滤波电容C1和输出母线滤波电容C2上的电压均衡。当二极管D1和二极管D2分压不均，二极管D2两端的电压高于二极管D1，防止二极管D2的损坏。
本发明的技术方案中直流源DC和输出共负极，所以不存在共模干扰问题；通过功率开关管Q1、功率开关管Q2串联能够实现在高压系统中升压功能。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (1)
1.一种三电平升压电路，其特征在于，包括：直流电源DC、升压电感L1、功率开关管Q1、功率开关管Q2、输出母线滤波电容C1、输出母线滤波电容C2、二极管D1、二极管D2、钳位二极管D3以及能量转换器；其中，所述直流电源DC的正极连接升压电感L1的一端，直流电源DC的负极与功率开关管Q2的发射极、输出母线滤波电容C2的一端、能量转换器的第一接线端连接，升压电感L1的另一端与二极管D1的正极、功率开关管Q1的集电极连接，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接，钳位二极管D3的负极与输出母线滤波电容C1的一端、输出母线滤波电容C2的另一端、能量转换器的第二接线端连接，钳位二极管D3的正极与功率开关管Q1的发射极、功率开关管Q2的集电极连接，二极管D2的负极与输出母线滤波电容C1的另一端、能量转换器的第三接线端连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
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