CN110912389B - 多电容串联支路的均压放电电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多电容串联支路的均压放电电路及其控制方法，该方法包括M个均压放电单元，M为多电容串联支路中电容模块的串联个数，M个均压放电单元与M个电容模块一一对应并联，均压放电单元包括串联连接的第一电阻和第一开关；通过控制第一开关闭合或断开来控制相应的电容模块的放电或不放电，在单个电容模块放电时以实现均压功能，在各个电容模块均放电时以实现放电功能，进而通过该多电容串联支路的均压放电电路能够实现放电和均压功能的共用，从而提高资源利用率，降低成本。

Description

多电容串联支路的均压放电电路及其控制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体的说，尤其涉及一种多电容串联支路的均压放电电路及其控制方法。

背景技术

关于直流母线电容的均压和放电设计中，一般其放电电阻的工作电压设计的较低，例如1000V光伏逆变系统，放电电阻设计在直流母线电容电压降低到500V后开始工作；然而，在设计其均压电阻时，由于直流母线电容在任何电压情况下都可能电压不均，故均压电阻的工作电压为系统最大工作电压。

因此，现有技术中的直流母线电容的均压电路，如图1所示，在U1<U2时，U+>U-，其中U+为运算放大器的正相输入端电压，U-为其负相输入电压；此时，运算放大器驱动开关管Q工作，使得第二电容C2对应的并联支路的电阻由+∞逐渐变小，第二电容C2两端的电压值U2也逐渐变小，直到U2＝U1，此时U+＝U-，电路平衡，从而达到了均压的目的。而现有技术中的直流母线电容的放电电路，如图2所示，在外界信号为高时，第一三极管Q1处于饱和状态，第二三极管Q2处于截止状态，此时，直流母线电容C不进行放电。当系统关闭，外界信号消失时，第一三极管Q1处于截止状态，第二三极管Q2处于饱和状态，此时，直流母线电容C通过电阻R1和第二三极管Q2进行放电。

也即，目前的直流母线电容需要分别设计放电电路和均压电路来实现两种功能，进而导致资源利用率低，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多电容串联支路的均压放电电路及其控制方法，用于通过一个电路实现对于多电容串联支路的均压和放电功能，提高资源利用率、降低成本。

本发明第一方面公开了一种多电容串联支路的均压放电电路，包括：M个均压放电单元，M为所述多电容串联支路中电容模块的串联个数，且M大于1；

M个所述均压放电单元与M个所述电容模块一一对应并联；

所述均压放电单元包括：串联连接的第一电阻和第一开关。

可选的，还包括：M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关；

任意两个相邻的所述均压放电单元之间分别设置有一个所述第二电阻；

所述均压放电单元与相应的所述第二电阻之间的连接点，分别通过一个所述第二开关，连接对应的所述电容模块。

可选的，M＝2。

本发明第二方面公开了一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，应用于本发明第一方面所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制器，所述控制方法包括：

判断所述多电容串联支路的均压放电电路是否需要对所述多电容串联支路进行均压控制，以及，是否需要对所述多电容串联支路进行放电控制；

若所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行放电控制，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态；

若所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行均压控制，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中，与所述多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态。

可选的，判断所述多电容串联支路的均压放电电路是否需要对所述多电容串联支路进行均压控制，包括：

判断所述多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值是否大于第一阈值；

若所述多电容串联支路中存在任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值大于所述第一阈值，则判定所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行均压控制；

若所述多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值均小于等于所述第一阈值，则判定所述多电容串联支路的均压放电电路不需要对所述多电容串联支路进行均压控制。

可选的，所述控制所述多电容串联支路的均压放电电路中，与所述多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态，包括：

向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)均压控制信号，以使所述需要放电的电容模块的电压下降，直至对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0。

可选的，若所述多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则：

向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号，以使所述电压较高的电容模块的电压下降之前，还包括：控制需要放电的电容模块所连接的任一第二电阻另一端的第二开关闭合；

并且，向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号，以使所述电压较高的电容模块的电压下降之后，还包括：在对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0时，先控制相应第一开关断开，再控制相应第二开关断开。

可选的，向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号之前，还包括：

依据需要放电的电容模块上的电压值，及，需要放电的电容模块的放压回路中的电阻阻值和脉冲功率曲线，计算得到所述PWM均压控制信号。

可选的，控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态，包括：

分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电。

可选的，若所述多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之前，还包括：

判断所述多电容串联支路上的总电压是否大于第二阈值；

若所述多电容串联支路上的总电压大于所述第二阈值，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的至少一个第二开关闭合，再执行分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电的步骤；

若所述多电容串联支路上的总电压小于等于所述第二阈值，则直接执行分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电的步骤。

可选的，在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之后，还包括：

判断所述多电容串联支路上的总电压是否小于电压阈值；

若所述多电容串联支路上的总电压小于电压阈值，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中各个第二开关均闭合。

可选的，所述第二阈值小于等于所述多电容串联支路的均压放电电路中各个第一开关的耐压总值。

可选的，在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之前，还包括：

依据所述多电容串联支路中相应放电回路上的总电压、电阻阻值及脉冲功率曲线，计算得到所述相应第一开关的PWM放电控制信号。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种多电容串联支路的均压放电电路，包括M个均压放电单元，M为多电容串联支路中电容模块的串联个数，M个均压放电单元与M个电容模块一一对应并联，均压放电单元包括串联连接的第一电阻和第一开关；通过控制第一开关闭合或断开来控制相应的电容模块的放电或不放电，在单个电容模块放电时以实现均压功能，在各个电容模块均放电时以实现放电功能，进而通过该多电容串联支路的均压放电电路能够实现放电和均压功能的共用，从而提高资源利用率，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的直流母线电容的均压电路的示意图；

图2是现有技术提供的直流母线电容的放电电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种多电容串联支路的均压放电电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法的流程图；

图8是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法的流程图；

图10是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法的流程图；

图11是现有技术提供的直流母线电容的放电和均压电路的示意图；

图12是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的示意图；

图13是本发明实施例提供的另一种多电容串联支路的均压放电电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供了一种多电容串联支路的均压放电电路，以解决目前的直流母线电容需要分别设计放电电路和均压电路来实现两种功能，进而导致资源利用率低，成本较高的问题。

该多电容串联支路的均压放电电路，参见图3，包括：M个均压放电单元10，M为多电容串联支路中电容模块C的串联个数，且M大于1，图3中以M＝2为例进行展示。

M个均压放电单元10与M个电容模块C一一对应并联连接。其中，一个电容模块C可以包括一个电容，也可以包括多个电容，在此不作具体限定，均在本申请的保护范围内。

具体的，以M＝2为例进行说明，两个电容模块C串联连接。其中，一个均压放电单元10的一端与一个电容模块C的一端相连，连接点作为多电容串联支路的正极BUS+，该均压放电单元10的另一端与该电容模块C的另一端相连。另一个均压放电单元10的一端与另一个电容模块C的一端相连，该均压放电单元10的另一端与该电容模块C的另一端相连，连接点作为多电容串联支路的负极BUS-。

上述均压放电单元10包括串联连接的第一电阻R1和第一开关K1，第一电阻R1和第一开关K1的串联支路与相应电容模块C一一对应并联连接。

具体的，一个均压放电单元10中的第一电阻R1和第一开关K1的连接关系有两种，一种连接关系是：如图3所示，第一电阻R1的一端与相应电容模块C充电后的正极相连，第一电阻R1的另一端与第一开关K1的一端相连，第一开关K1的另一端与相应电容模块C充电后的负极相连。另一种连接关系是：第一电阻R1与第一开关K1的位置进行调换，即第一开关K1的一端与相应电容模块C充电后的正极相连，第一电阻R1的一端与相应电容模块C充电后的负极相连。均压放电单元10采用何种结构在此不作具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，若任意一个第一开关K1闭合，则该第一开关K1所在的均压放电单元10与相应的电容模块C形成放压回路，此时该电容模块C进行放电，以使其电压降压进而达到均压的目的；并且，若各个第一开关K1均闭合，则各个均压放电单元10与各个电容模块C形成放电回路，此时对多电容串联支路进行放电。

在本实施例中，通过控制第一开关K1闭合或断开来控制相应的电容模块C的放电或不放电，在单个电容模块C放电时实现均压功能，在各个电容模块C均放电时实现放电功能，进而通过该多电容串联支路的均压和放电电路实现放电和均压功能的共用，从而提高资源利用率，降低成本。

还值得说明的是，如图11所示，还存在一种现有技术方案，其母线电容的均压方法：通过在母线电容C1和C2上分别并联相同的电阻r1和r2，进而达到母线电容均压的目的。其母线电容的放电方法：在辅助开关电源掉电后，控制开关K1闭合，以使电阻Rbus1和Rbus3并联到母线电容C1和C2上，进而使母线电容C1和C2进行放电。

但是，该技术方案中，关于均压：其电阻r1和r2一直挂在电路中导致电路损耗较大，要求电阻精度高，以及，只能被动均压且器件老化后均压效果相应变差。关于放电：只能在辅助开关电源掉电后才能开始工作、放电速度慢，并且，开关K1承受母线电容电压，即开关K1要选取高耐压值的器件，造成电路成本高。

而本实施例中，关于均压：第一电阻R1无需一直挂在电路中电路损耗较小，并且其精度要求较低；另外，通过控制第一开关K1闭合或断开来主动控制是否进行均压，均压效果较好。关于放电：不要求电源掉电后再工作；并且，在多串联电容支路的总电压较高时可以先通过各个均压放电单元分别与对应电容模块并联来避免各个第一开关K1承受过高电压，再进行整体放电，从而降低第一开关K1的耐压值要求，放电速度较快。并且，相较于图11所示的电路中开关，本实施例的第一开关K1的耐压等级降到一半，虽然数量增加了1个，但仍然能够降低成本；若该多电容串联支路为光伏逆变系统中的直流母线电容支路，则在系统工作前，通过上述原理可以降低光伏板输出电压，增加直流母线电容支路寿命，有效降低辅助直流开关电源打嗝。

在实际应用中，在图3的基础之上，参见图4，上述均压放电电路还包括：M-1个第二电阻R2和2(M-1)个第二开关K2(图4中以M＝2为例进行展示)，其中：

任意两个相邻的均压放电单元10之间分别设置有一个第二电阻R2，均压放电单元10与相应的第二电阻R2之间的连接点，分别通过一个第二开关K2，连接对应的电容模块C。

具体的，以M＝2为例进行说明，第二电阻R2的一端分别与一个均压放电单元10中的第一开关K1的一端及一个第二开关K2的一端相连，该第二开关K2的另一端与该均压放电单元10有并联关系的电容模块C充电后的负极相连；第二电阻R2的另一端分别与另一个均压放电单元10中的第一电阻R1及另一个第二开关K2的一端相连，该第二开关K2的另一端与该均压放电单元10有并联关系的电容模块C充电后的正极相连。或者，在一个均压放电单元10中的第一电阻R1与第一开关K1的位置进行调换，即第一开关K1的一端与相应电容模块C充电后的正极相连，第一电阻R1的一端通过一个第二开关K2与相应电容模块C充电后的负极相连，均压放电单元10采用此种结构时多电容串联支路的均压放电电路的具体结构与上述结构相似，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。多电容串联支路的均压放电电路的具体结构在此不作具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

本发明实施例提供了一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，应用于上述任一实施例所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制器；当该多电容串联支路为光伏逆变系统中的直流母线电容支路时，该控制器可以是光伏逆变系统中逆变器内部的控制器；该多电容串联支路的均压放电电路的结构及工作原理在此不再一一赘述，详情参见上述实施例。

该多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，参见图5，包括：

S101、判断多电容串联支路的均压放电电路是否需要对多电容串联支路进行均压控制，以及，是否需要对多电容串联支路进行放电控制。

具体的，可以将步骤S101划分为两个步骤分别为：S1011、判断多电容串联支路的均压放电电路是否需要对多电容串联支路进行均压控制；以及，S1012、判断多电容串联支路的均压放电电路是否需要对多电容串联支路进行放电控制。其中，步骤S1011和步骤S1012可以是同时执行，也可以是先后执行，在此不作具体限定，均在本申请的保护范围内。在步骤S1011和步骤S1012先后执行时，可以是先执行步骤S1011再执行步骤S1012，也可以是先执行步骤S1012再执行步骤S1011，在此不作具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，上述步骤S1011的具体过程是：判断多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值是否大于第一阈值。

若多电容串联支路中存在任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值大于第一阈值，则判定多电容串联支路的均压放电电路需要对多电容串联支路进行均压控制；而若多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值均小于等于第一阈值，则判定多电容串联支路的均压放电电路不需要对多电容串联支路进行均压控制。

需要说明的是，第一阈值视实际情况而定即可，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

若多电容串联支路的均压放电电路需要对多电容串联支路进行均压控制，则执行步骤S102。

S102、控制多电容串联支路的均压放电电路中，与多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态。

与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态，则该均压放电单元与需要放电的电容模块形成放电回路，以对需要放电的电容模块进行放电，使其电压降低。

若多电容串联支路的均压放电电路需要对多电容串联支路进行放电控制，则执行步骤S103。

S103、控制多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态。

在各个均压放电单元均处于工作状态时，各个均压放电单元分别与多电容串联支路中相应的电容模块形成放电回路，各个电容模块进行放电。

可选的，在本发明实施例图5中步骤S102中所涉及的控制多电容串联支路的均压放电电路中，与多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态，参见图6(图中未示出步骤S1011和S103)，包括：

S201、向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号，以使需要放电的电容模块的电压下降，直至对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0。

若向均压放电单元中的第一开关发送相应的PWM均压控制信号，则此时该均压放电单元处于PWM工作模式，即该均压放电单元处于斩波工作状态。

需要说明的是，上述步骤S1011是将任意两个电容模块上电压进行比较，因此，需要放电的电容模块为：进行比较的两个电容模块中电压较高的电容模块，因此，通过对电压较高的电容模块进行放电，以使进行比较的两个电容模块上电压之间的压差绝对值降低，直至该压差绝对值等于0。

在实际应用中，若多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则参见图7，在步骤S201之前，还包括：

S301、控制需要放电的电容模块所连接的任一第二电阻另一端的第二开关闭合。

与需要放电的电容模块相连的第二电阻的数量依据其有多少个相邻的电容模块而定，若该需要放电的电容模块只有一个相邻的电容模块，则与其相连的第二电阻的数量为一个，若该需要放电的电容模块有两个相连的电容模块，则与其相连的第二电阻的数量为两个。

为了便于理解，在此以M＝3为例进行说明，参见图8，若需要放电的电容模块为C1，则先控制第二电阻R21另一端的第二开关K22闭合；若需要放电的电容模块为C2，则先控制第二电阻R21另一端的第二开关K21闭合，或者，先控制与第二电阻R22另一端的第二开关K24闭合；需要放电的电容模块为C3时，则其控制过程与需要放电的电容模块为C1相似，在此不再一一赘述。在M为其他数值时，其控制过程与上述控制过程相似，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

并且，在步骤S201之后，还包括：

S302、在对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0，先控制相应第一开关断开，再控制相应第二开关断开。

在本实施例中，先控制相应的第二开关闭合，再控制相应第一开关闭合，是为了保证相邻第一开关承受的电压分别为对应电容模块的电压，而不是多电容串联支路的总电压，以避免第一开关不耐压的情况；并且，先控制相应第一开关断开再控制相应第二开关断开是为了保证各个第一开关始终承受相应电容模块的电压，避免第一开关不耐压的情况。

在实际应用中，在图6和7的基础之上，在步骤S201之前，还包括：

S401、依据需要放电的电容模块上的电压值，及，需要放电的电容模块的放压回路中的电阻阻值和脉冲功率曲线，计算得到PWM均压控制信号。

具体的，参见图3，需要放电的电容模块的放压回路中包括一个第一电阻R1，则放压回路的电阻阻值为R1。参见图4，需要放电的电容模块的放压回路中包括一个第一电阻R1和第二电阻R2，则放压回路的电阻阻值为(R1+R2)。

需要说明的是，本步骤S401计算得到的PWM均压控制信号与脉冲功率曲线相关，而该脉冲功率曲线是随均压时间变化而变化的，因此，PWM均压控制信号也是随均压时间的变化而变化的。也就是说，在本实施例中的步骤S201中的PWM均压控制信号随均压时间变化而变化。

在本实施例中，依据需要放电的电容模块上的电压值，及，相应的电阻阻值和脉冲功率曲线，计算PWM均压控制信号，保证了第一电阻和第二电阻均工作在安全区间，避免第一电阻和第二电阻过压损坏，同时，通过开关闭合以使电容模块并联相应的电阻，使其电压下降达到均压目的。

可选的，在本发明实施例图5-7中步骤S103、控制多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态，参见图9(以图5为例进行展示，图中未示出步骤S102和S1011)，包括：

S501、分别向多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对多电容串联支路进行放电。

若向各个均压放电单元中的第一开关发送相应的PWM均压控制信号，则此时各个均压放电单元均处于PWM工作模式，即该均压放电单元均处于斩波工作状态，以对各个均压放电单元相并联的电容模块进行放电，即以对多电容串联支路进行放电。

此外，在步骤S501之前，还包括：依据多电容串联支路中相应放电回路上的总电压、电阻阻值及脉冲功率曲线，计算得到相应第一开关PWM放电控制信号。

需要说明的是，上述计算得到的PWM均压控制信号与脉冲功率曲线相关，而该脉冲功率曲线是随均压时间变化而变化的，因此，PWM均压控制信号也是随均压时间的变化而变化的。也就是说，在本实施例中的步骤S501中的PWM均压控制信号随均压时间变化而变化。

具体的，参见图3，若各个第一开关均处于PWM工作模式，则各个均压放电单元与相应的电容模块分别形成一个放电回路，即M个均压放电单元与相应的电容模块形成M个放电回路，也就是说，一个放电回路包括一个第一电阻，再依据该放电回路中电容模块的电压，计算得到相应第一开关的PWM放电控制信号，以对多电容串联支路进行放电。

参见图4，若各个第一开关均处于PWM工作模式且各个第二开关均断开，则各个均压放电单元及各个电容模块形成一个放电回路，即多电容串联支路的均压放电电路中存在一个放电回路，也就是说，一个放电回路包括M个第一电阻，再依据该放电回路上的总电压，即多电容串联支路上的总电压，计算得到各个第一开关的PWM放电控制信号。另外，若各个第一开关均处于PWM工作模式且至少一个第二开关闭合，则多电容串联支路的均压放电电路中存在至少两个放电回路，放电回路包括的具体器件，依据该闭合的第二开关的连接关系可知，因此，在各个放电回路中，依据该放电回路中相应电阻阻值和相应电容模块的总电压，计算得到相应第一开关的PWM放电控制信号。

在实际应用中，若多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则参见图10，在步骤S501之前，还包括：

S601、判断多电容串联支路上的总电压是否大于第二阈值。

在实际应用中，该第二阈值小于等于多电容串联支路的均压放电电路中各个第一开关的耐压总值。

在多电容串联支路上的总电压高于第二阈值时，若直接导通各个第一开关，则存在各个第一开关过压损坏情况；因此，在执行步骤S501之前，应先执行步骤S601，以避免出现各个第一开关过压损坏的情况，提高各个第一开关的安全性。

若多电容串联支路上的总电压小于等于第二阈值，则直接执行步骤S501；而若多电容串联支路上的总电压大于第二阈值，则先执行步骤S602，再执行步骤S501。

S602、控制多电容串联支路的均压放电电路中的至少一个第二开关闭合。

在本实施例中，通过判断多电容串联支路上的总电压是否大于第二阈值，再依据其判断结果执行相应的动作，以保证各个第一开关均工作在安全区间内。

在上述图9-10的基础之上，在步骤S501之后，还包括：

S701、判断多电容串联支路上的总电压是否小于电压阈值。

其中，该电压阈值为依据多电容串联支路的均压放电电路中各个第一电阻的最大放电功率或额定功率计算得到的电压值，当然电压阈值也可以是其他值，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

若多电容串联支路上的总电压小于电压阈值，则执行步骤S702。

S702、控制多电容串联支路的均压放电电路中各个第二开关均闭合。

各个第二开关均闭合，此时，各个第二电阻相当于被短路，使多电容串联支路可以更快放电。

在此，以控制器为光伏逆变系统中逆变器内部的控制器、M＝2为例，对多电容串联支路的均压放电电路的控制方法进行说明，下述过程由光伏逆变系统中逆变器内部的控制器执行。

如图12所示的结构的均压控制过程如下：

(1)检测半母线电容C1和C2电压。

(2)当判断出半母线电容C1的电压减去半母线电容C2的电压的差值大于阈值1时，先闭合开关K4再闭合开关K1，以保证开关K1和开关K2承受的电压分别为半母线电容C1和C2电压，而不是母线电容的总电压。

(3)依据电阻Rbus1和Rbus2的阻值和脉冲功率曲线，以及，半母线电容C1的电压值，计算出开关K1的PWM波，并控制开关K1处于PWM工作模式，以保证电阻Rbus1和Rbus2工作在安全区间。

由于半母线电容C1并联了电阻Rbus1和Rbus2，使其电压下降，达到均压目的。

(4)当判断出半母线电容C1的电压减去半母线电容C2的电压的差值等于0时，先断开开关K1，再断开开关K4，以此保证开关K1和K2始终分别承受半母线电容C1和C2电压。

(5)当判断出半母线电容C2的电压减去半母线电容C1的电压的差值大于阈值2时，则先闭合开关K3再闭合开关2，以保证开关K1和开关K2承受的电压分别为半母线电容C1和C2电压，而不是母线电容的总电压。

(6)依据电阻Rbus3和Rbus2的阻值和脉冲功率曲线，以及，半母线电容C2的电压值，计算出开关K2的PWM波，并控制开关K2处于PWM工作模式，以保证电阻Rbus3和Rbus2工作在安全区间。

(7)当判断出半母线电容C2的电压减去半母线电容C1的电压的压差等于0时，先断开开关K2，再断开开关K3，以此保证开关K1和K2始终分别承受半母线电容C1和C2电压。

上述两种不均压工况下，电阻Rbus2都参与均压控制，增加均压电阻的功率，可以提高均压速度。

如图12所示的结构的放电控制过程如下：

(1)在多电容串联支路的均压放电电路开始放电时，判断母线电容的总电压是否大于阈值3。

(2)在母线电容的总电压大于阈值3时，先闭合开关K4(或K3)，再闭合开关K1和K2，以使开关K1和K2分别承受半母线电容C1和C2电压，同时根据半母线电容C1电压值，电阻Rbus2和Rbus1(或者电阻Rbus1)阻值，及，脉冲功率曲线，计算开关K1的PWM波，依据半母线电容C2的电压值，电阻Rbus3(或者电阻Rbus3和Rbus2)阻值，及，脉冲功率曲线，计算开关K2的PWM波，并将相应的PWM波分别发送至开关K1和K2，以使各个半母线电容进行放电。其中，阈值3为开关K1和K2的耐压值。

(3)在母线电容的总电压不高于阈值3时，直接向开关K1和K2发送特定的PWM波，以使各个半母线电容进行放电。

在步骤(2)和(3)之后均执行步骤(4)

(4)在母线电容的总电压小于阈值4时，闭合开关K3(或K4)，此时电阻Rbus2相当于被短路，使各个半母线电容可以更快放电。其中，阈值4为根据电阻Rbus1(或电阻Rbus3)的最大放电功率值计算出来的电压值。

如图13所示的结构的均压控制过程如下：

(1)检测半母线电容C1和C2电压，当判断出半母线电容C1的电压减去半母线电容C2电压的差值大于阈值5时，依据电阻Rbus4的阻值和脉冲功率曲线，以及，半母线电容C1的电压值，计算出开关K1的PWM波，并控制开关K1处于PWM工作模式，以保证电阻Rbus4工作在安全区间。同时，由于半母线电容C1并联了电阻Rbus4，使其电压下降，达到均压目的。

(2)当判断出半母线电容C2的电压减去半母线电容C1电压的差值大于阈值6时，则依据电阻Rbus5的阻值和脉冲功率曲线，以及半母线电容C2的电压值，计算出开关K2的PWM波，并控制开关K2处于PWM工作模式，以保证电阻Rbus5工作在安全区间。同时，由于半母线电容C2并联了电阻Rbus5，使其电压下降，达到均压目的。

如图13所示的结构的放电控制过程如下：

在多电容串联支路的均压放电电路开始放电时，依据电阻Rbus4、半母线电容C1的电压及脉冲功率曲线计算出开关K1的PWM波，依据电阻Rbus5半母线电容C2的电压的电压及脉冲功率曲线，计算出开关K2的PWM波，并分别控制开关K1和K2均处于PWM工作模式，以使各个半母线电容放电。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种多电容串联支路的均压放电电路，其特征在于，包括：M个均压放电单元，M为所述多电容串联支路中电容模块的串联个数，且M大于1；

M个所述均压放电单元与M个所述电容模块一一对应并联；

所述均压放电单元包括：串联连接的第一电阻和第一开关；以使所述多电容串联支路的均压放电电路能够实现放电和均压功能的共用。

2.根据权利要求1所述的多电容串联支路的均压放电电路，其特征在于，还包括：M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关；

任意两个相邻的所述均压放电单元之间分别设置有一个所述第二电阻；

所述均压放电单元与相应的所述第二电阻之间的连接点，分别通过一个所述第二开关，连接对应的所述电容模块。

3.根据权利要求1或2所述的多电容串联支路的均压放电电路，其特征在于，M＝2。

4.一种多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3任一所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制器，所述控制方法包括：

判断所述多电容串联支路的均压放电电路是否需要对所述多电容串联支路进行均压控制，以及，是否需要对所述多电容串联支路进行放电控制；

若所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行放电控制，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态；

若所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行均压控制，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中，与所述多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态。

5.根据权利要求4所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，判断所述多电容串联支路的均压放电电路是否需要对所述多电容串联支路进行均压控制，包括：

判断所述多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值是否大于第一阈值；

若所述多电容串联支路中存在任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值大于所述第一阈值，则判定所述多电容串联支路的均压放电电路需要对所述多电容串联支路进行均压控制；

若所述多电容串联支路中任意两个电容模块上电压之间的压差绝对值均小于等于所述第一阈值，则判定所述多电容串联支路的均压放电电路不需要对所述多电容串联支路进行均压控制。

6.根据权利要求5所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，所述控制所述多电容串联支路的均压放电电路中，与所述多电容串联支路中需要放电的电容模块相并联的均压放电单元处于工作状态，包括：

向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的脉冲宽度调制PWM均压控制信号，以使所述需要放电的电容模块的电压下降，直至对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0。

7.根据权利要求6所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，若所述多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则：

向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号，以使所述电压较高的电容模块的电压下降之前，还包括：控制需要放电的电容模块所连接的任一第二电阻另一端的第二开关闭合；

并且，向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号，以使所述电压较高的电容模块的电压下降之后，还包括：在对应两个电容模块上电压之间的压差绝对值等于0时，先控制相应第一开关断开，再控制相应第二开关断开。

8.根据权利要求6或7所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，向与需要放电的电容模块相并联的均压放电单元中的第一开关，发送相应的PWM均压控制信号之前，还包括：

依据需要放电的电容模块上的电压值，及，需要放电的电容模块的放压回路中的电阻阻值和脉冲功率曲线，计算得到所述PWM均压控制信号。

9.根据权利要求4所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的各个均压放电单元均处于工作状态，包括：

分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电。

10.根据权利要求9所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，若所述多电容串联支路的均压放电电路包括M-1个第二电阻和2(M-1)个第二开关，则在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之前，还包括：

判断所述多电容串联支路上的总电压是否大于第二阈值；

若所述多电容串联支路上的总电压大于所述第二阈值，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中的至少一个第二开关闭合，再执行分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电的步骤；

若所述多电容串联支路上的总电压小于等于所述第二阈值，则直接执行分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电的步骤。

11.根据权利要求10所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之后，还包括：

判断所述多电容串联支路上的总电压是否小于电压阈值；

若所述多电容串联支路上的总电压小于电压阈值，则控制所述多电容串联支路的均压放电电路中各个第二开关均闭合。

12.根据权利要求10所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，所述第二阈值小于等于所述多电容串联支路的均压放电电路中各个第一开关的耐压总值。

13.根据权利要求9-12任一所述的多电容串联支路的均压放电电路的控制方法，其特征在于，在分别向所述多电容串联支路的均压放电电路中各个均压放电单元的第一开关，发送相应的PWM放电控制信号，以对所述多电容串联支路进行放电之前，还包括：

依据所述多电容串联支路中相应放电回路上的总电压、电阻阻值及脉冲功率曲线，计算得到所述相应第一开关的PWM放电控制信号。

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