CN112701914B - 一种升压功率变换电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的升压功率变换电路及其控制方法，应用于电力电子技术领域，该电路在第二开关管所在的支路中串联用于分担第二开关管所承受电压的均压模块，均压模块与第二开关管串联形成均压支路，在均压支路所承受的电压大于第二开关管的额定耐压值的第一预设工况下，均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照该控制信号工作，由于均压支路上各均压模块和第二开关管受相同的控制信号控制，工作状态相同，因此，不论第二开关管处于正常工作状态还是处于断开状态，各均压模块均可以分担现有技术中施加在第二开关管上的电压，从而实现对第二开关管的保护，避免第二开关管过压击穿。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种升压功率变换电路及其控制方法。
背景技术
飞跨电容型升压功率变换电路是一种在电力电子技术领域应用极为广泛的电路结构，该电路结构具有工作效率高，电感倍频等优点，可以有效减小电感的重量及外形尺寸，有利于降低应用该电路结构的相关装置的整体成本、重量及结构尺寸。
参见图1，图1是现有技术中一种常用的飞跨电容型三电平升压功率变换电路，当图1所示的升压功率变换电路的输入端接入输入电压PV的瞬间，飞跨电容Cf两端的电容电压为零，飞跨电容Cf处于短路状态，将开关Q1短接，此种情况下，输入电压PV将几乎全部由开关管Q2承担。因此，如果输入电压过高，将会造成开关管Q2过压击穿，影响电路的正常工作。
发明内容
本发明提供一种升压功率变换电路及其控制方法，以解决现有技术中飞跨电容型升压功率变换电路的开关管Q2存在过压击穿风险的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种升压功率变换电路，包括：电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一均压电容、第二均压电容、第一开关管、第二开关管、飞跨电容和至少一个均压模块，其中，
所述电感、所述第一二极管、所述第二二极管、所述第一均压电容，以及所述第二均压电容依次串联，形成第一串联支路；
所述第一串联支路的一端作为升压功率变换电路的正极输入端，所述第一串联支路的另一端作为所述升压功率变换电路的负极输入端；
所述第二开关管和各所述均压模块依次串联，形成均压支路；
所述第一开关管和所述均压支路串联连接，形成第二串联支路；
所述第二串联支路的一端与所述电感和所述第一二极管的串联连接点相连，所述第二串联支路的另一端与所述负极输入端相连；
所述飞跨电容的一端与所述第一二极管和所述第二二极管的串联连接点相连，所述飞跨电容的另一端与所述第一开关管和所述均压支路的串联连接点相连；
所述第三二极管的一端与所述正极输入端相连，所述第三二极管的另一端与所述第二二极管和所述第一均压电容的串联连接点相连；
在第一预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照所述控制信号工作；其中，所述第一预设工况为所述均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，在所述第一预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作。
可选的，在第二预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，在第二预设工况下，所述均压支路上的一个控制端接收PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作，所述均压支路上其余控制端接收常通控制信号，并按照所述常通控制信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，本发明第一方面提供的升压功率变换电路，还包括：充电支路，其中，
所述充电支路的一端与所述飞跨电容和所述均压支路的连接点相连，所述充电支路的另一端与所述第二均压电容和所述均压支路的连接点相连；
在所述第一预设工况下，所述充电支路的控制端接收导通控制信号，以工作在导通状态，直至升压功率变换电路处于所述第二预设工况；
在所述第二预设工况下，所述充电支路的控制端接收关断控制信号，并按照所述关断控制信号工作；
在所述第一预设工况下，所述均压支路上各控制端接收关断控制信号，并按照所述关断控制信号工作。
可选的，所述充电支路包括限流电阻和开关，其中，
所述限流电阻和所述开关串联连接，形成第三串联支路；
所述第三串联支路的一端与所述飞跨电容和所述均压支路的连接点相连，所述第三串联支路的另一端与所述第二均压电容和所述均压支路的连接点相连。
可选的，所述开关为继电器、接触器以及半导体开关管中的至少一种。
可选的，若所述第一均压电容和所述第二均压电容均包括两个串联连接的电容，则所述升压功率变换电路还包括：第四二极管，其中，
所述第四二极管的负极与所述第一二极管和所述第二二极管的串联连接点相连；
所述第四二极管的正极与所述升压功率变换电路的中性点或所述第二均压电容的中点相连。
可选的，所述均压模块为MOS管、IGBT、不含反并联二极管的开关管中的至少一种。
第二方面，本发明提供一种升压功率变换电路的控制方法，应用于本发明第一方面任一项所述的升压功率变换电路，所述方法包括:
确定所述升压功率变换电路的工况；
若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述控制信号工作；其中，所述第一预设工况为所述升压功率变换电路中均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，所述若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述控制信号工作，包括：
若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的PWM控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述PWM控制信号工作。
可选的，若所述升压功率变换电路处于第二预设工况，输出相同的PWM控制信号，以使所述均压支路上的各控制端按照所述PWM控制信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，若所述升压功率变换电路处于第二预设工况，输出常通控制信号和PWM控制信号，以使所述均压支路上接收所述常通控制信号的控制端按照所述常通控制信号工作，并使所述均压支路上接收所述PWM控制信号的控制端按照所述PWM信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
可选的，若所述升压功率变换电路包括充电支路，在所述确定所述升压功率变换电路的工况后，所述方法还包括：
在所述升压功率变换电路处于所述第一预设工况的情况下，发送导通控制信号，以使所述充电支路工作在导通状态；
在所述升压功率变换电路处于所述第二预设工况的情况下，发送关断控制信号，以使所述充电支路工作在关断状态。
可选的，所述确定所述升压功率变换电路的工况，包括：
获取所述升压功率变换电路的输入电压和所述升压功率变换电路中飞跨电容的电容电压；
计算所述输入电压与所述电容电压的差值，得到所述均压支路所承受的电压；
若所述均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值，确定所述升压功率变换电路处于所述第一预设工况；
若所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值，确定所述升压功率变换电路处于所述第二预设工况。
本发明提供的升压功率变换电路，在均压支路所承受的电压大于第二开关管的额定耐压值的第一预设工况下，均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照该控制信号工作，由于均压支路上各均压模块和第二开关管受相同的控制信号控制，工作状态相同，因此，不论第二开关管处于正常工作状态还是处于断开状态，各均压模块均可以分担现有技术中施加在第二开关管上的电压，从而实现对第二开关管的保护，避免第二开关管过压击穿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内的附图仅仅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是现有技术中一种常用的飞跨电容型三电平升压功率变换电路；
图2是本发明实施例提供的一种升压功率变换电路的电路拓扑图；
图3是本发明实施例提供的另一种升压功率变换电路的电路拓扑图；
图4是本发明实施例提供的再一种升压功率变换电路的电路拓扑图；
图5是本发明实施例提供的又一种升压功率变换电路的电路拓扑图；
图6是本发明实施例提供的一种升压功率变换电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的一种升压功率变换电路的电路拓扑图，本发明实施例提供的升压功率变换电路，可以包括:电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一均压电容Co1、第二均压电容Co2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、飞跨电容Cf和至少一个均压模块。需要说明的是，图2所提供的实施例中，均压模块仅示例性的给出一个均压开关管Q3,在实际应用中，可以根据需求设置多个均压开关管Q3，当然，也可以选取其他形式的均压模块。
具体的，电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一均压电容Co1，以及第二均压电容Co2依次串联，形成第一串联支路。第一串联支路的一端作为升压功率变换电路的正极输入端(图中以PV+示出)，第一串联支路的另一端作为升压功率变换电路的负极输入端(图中以PV-示出)。具体的，在本发明实施例中，电感L的一端作为升压功率变换电路的正极输入端，第二均压电容Co2的输出端作为升压功率变换电路的负极输入端。输入电压Vi即为施加于正极输入端和负极输入端之间的电压。
可选的，本发明实施例提供的升压功率变换电路，还包括输入电容Cin，输入电容Cin的一端与正极输入端PV+相连，输入电容的另一端与负极输入端PV-相连，输入电容Cin、电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一均压电容Co1和第二均压电容Co2构成完整的闭合回路。
进一步的，第一均压电容Co1的输入端作为升压功率变换电路的正极输出端(图中以P示出)，第二均压电容Co2的输出端还同时作为升压功率变换电路的负极输出端(图中以N示出)，负载或后级电路与升压功率变换电路的正极输出端P和负极输出端N相连，接收升压功率变换电路升压后输出的直流电能。输出电压Vo即为升压功率变换电路向负载或后级电路提供的输出电压。
第二开关管Q2和均压开关管Q3依次串联，形成均压支路，第一开关管Q1和均压支路串联连接，形成第二串联支路。第二串联支路的一端与电感L和第一二极管D1的串联连接点相连，第二串联支路的另一端与负极输入端PV-相连，输入电容Cin、电感L、第二串联支路形成另外一个完整的闭合回路。
飞跨电容Cf的一端与第一二极管D1和第二二极管D2的串联连接点相连，飞跨电容Cf的另一端与第一开关管Q1和均压支路的串联连接点相连。
第三二极管D3的一端与正极输入端PV+相连，第三二极管D3的另一端与第二二极管D2和第一均压电容Co1的串联连接点相连。可选的，第三二极管D3还可以选用继电器代替，此处不再赘述。
基于上述电路拓扑，结合升压功率变换电路的具体工况，对本发明实施例提供的升压功率变换电路的工作构成进行控制，即可解决前述现有技术中存在的问题。
具体的，本发明实施例根据均压支路在升压功率变换电路工作过程中所承受电压的不同，将升压功率变换电路的工作过程划分为第一预设工况和第二预设工况，其中，第一预设工况为均压支路所承受的电压大于第二开关管Q2的额定耐压值的工况，这种工况主要发生于升压功率变换电路启机，飞跨电容Cf的电容电压逐渐升高的过程中，随着飞跨电容Cf的不断充电，电容电压逐渐升高，由于飞跨电容Cf的分压作用，均压支路所承受的电压将逐渐降低，直至升压功率变换电路由第一预设工况转换至第二预设工况。基于此，本发明实施例述及的第二预设工况，即为均压支路所承受的电压不大于第二开关管Q2的额定耐压值的工况。对于第一预设工况和第二预设工况的判定和转换过程，将在后续内容中详细阐述，此处暂不详述。
在本发明实施例提供的升压功率变换电路处于第一预设工况的情况下，均压支路所承受的电压大于第二开关管Q2的额定耐压值，需要由均压开关管Q3和第二开关管Q2共同承担施加在均压支路上的电压，即由均压开关管Q3分担现有技术中全部由第二开关管Q2所承受的电压。为实现这一目的，均压支路上的各开关管(即第二开关管Q2和均压开关管Q3)的控制端需接收相同的控制信号，并按照该相同控制信号工作。可以想到的是，由于均压支路上的各个开关管所接收的控制信号相同，均压支路的各个开关管的工作状态也必然相同，进而可以实现分担均压支路所承受的电压。
可选的，在第一预设工况下，均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号，并按照该PWM控制信号工作。或者，在第一预设工况下，均压支路上的各控制端均接收到关断控制信号，并按照该关断控制信号工作。
可以想到的是，对于均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号的情况，升压功率变换电路整体已经进入工作状态，因此，均压支路上的第二开关Q2和均压开关管Q3将作为一个整体，与第一开关管Q1进行180°交错控制。
可选的，如果在第一预设工况下均压支路上各控制端所接收的相同的控制信号为关断控制信号，在升压功率变换电路进入第二预设工况后，即可按照输出相同的PWM控制信号至均压支路上的各控制端。相应的，如果在第一预设工况下均压支路上各控制端所接收的相同的控制信号为PWM控制信号，在升压功率变换电路进入第二预设工况后，维持PWM控制信号不变即可。
综上所述，本发明实施例提供的升压功率变换电路，在均压支路所承受的电压大于第二开关管的额定耐压值的第一预设工况下，均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照该控制信号工作，由于均压支路上各均压模块和第二开关管受相同的控制信号控制，工作状态相同，因此，不论第二开关管处于正常工作状态还是处于断开状态，各均压模块均可以分担现有技术中施加在第二开关管上的电压，从而实现对第二开关管的保护，避免第二开关管过压击穿。
可选的，本发明实施例提供的升压功率变换电路中，均压模块可以为MOS管、IGBT、不含反并联二极管的开关管中的至少一种。当然，其他可与第一开关管和第二开关管配合，实现升压功率变换电路既有功能的开关管或电路结构同样也是可选的，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明申请所保护的范围内。
可以想到的是，不论均压模块如何选型，特别是选用半导体开关管作为均压模块时，其在和第二开关管共同工作时，都会产生一定的损耗，消耗一定电能，提高升压功率变换电路的整体损耗。因此，在另一种可选的控制方式中，在升压功率变换电路处于第二预设工况以后，均压支路上的一个控制端接收PWM控制信号，并按照所得PWM控制信号工作，与第一开关管配合实现升压功率变换电路的既有功能。同时，均压支路上其余的控制端接收常通控制信号，并按照常通信号工作，即控制相应的组成器件工作在常通状态。由于工作在常通状态的组成器件，比如开关管，仅有导通损耗，没有开关损耗，因而可以降低升压功率变换电路整体的工作损耗。
由前述内容可知，升压功率变换电路所处工况的改变，取决于飞跨电容Cf的电容电压和升压功率变换电路的输入电压，因此，可以结合飞跨电容Cf的充电过程，对升压功率变换电路的工作状态进行控制，以解决现有技术中飞跨电容型升压功率变换电路的第二开关管Q2存在过压击穿风险的技术问题。
可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的另一种升压功率变换电路的电路拓扑图，在图2所示实施例的基础上，本发明实施例提供的升压功率变换电路还包括：充电支路。参见图3所示电路拓扑，充电支路包括限流电阻R和开关Q4，其中，
限流电阻R和开关Q4串联连接，形成第三串联支路，第三串联支路的一端与飞跨电容Cf和均压支路的连接点相连，第三串联支路的另一端与第二均压电容Co2和均压支路的连接点相连。具体的，限流电阻R的一端与飞跨电容Cf和均压支路的连接点相连，限流电阻R的另一端与开关Q4的一端相连，开关Q4的另一端与第二均压电容Co2和均压支路的连接点相连。同时，开关Q4的控制端作为充电支路的控制端。
可选的，开关Q4可以选用继电器、接触器以及半导体开关管中的至少一种。在图3所示实施例中，开关Q4以半导体开关管示出。
在图3所示实施例中，充电支路用于对飞跨电容Cf的充电过程进行控制，具体的，在升压功率变换电路满足启机条件之后，比如，输入电压Vi达到预设电压阈值，升压功率变换电路启机工作，由于上电瞬间飞跨电容Cf的电容电压为零伏，均压支路承受整个输入电压，升压功率变换电路工作在第一预设工况下，此时，充电支路的控制端接收导通控制信号，并工作在导通状态，具体的，开关Q4的控制端接收导通控制信号，开关Q4导通，飞跨电容Cf经充电支路进行充电，并且电容电压逐渐升高，当电容电压升高至使得均压支路所承受电压不大于第二开关管Q2的额定耐压值时，升压功率变换电路切换至第二预设工况。
相应的，在第一预设工况下，均压支路上各控制端接收关断控制信号，并按照关断控制信号工作，确保飞跨电容Cf正常充电。
在升压功率变换电路的工作状态切换至第二预设工况后，飞跨电容Cf充电完成，即可断开充电支路，充电支路的控制端接收关断控制信号，并根据该关断控制信号工作在关断状态。
需要说明的是，对于图3所示实施例提供的升压功率变换电路，在升压功率变换电路处于第二预设工况下，均压支路中的各控制端可以接收相同的PWM控制信号，并按照相同的PWM控制信号工作。当然，也可以控制均压支路上的任意一个控制端接收PWM控制信号，并按照PWM控制信号工作，而均压支路上其余的控制端接收常通控制信号，并按照所得常通控制信号工作。这两种控制方式都是可选的。
在本发明实施例中，增设充电支路，可以对飞跨电容Cf的充电过程进行单独控制，实现飞跨电容Cf的预充电，在飞跨电容Cf充电完成后，均压支路上的第二开关管Q2和均压开关管Q3即使不是同时导通，也不会造成第二开关管Q2因过压而发生击穿。
而在实际的电路搭建过程中，对于图3所示实施例，需要对第一开关管Q1、第二开关管Q2设置独立的PWM控制信号输出口，而对于均压开关管Q3和开关Q4，则只需要设置普通的I/O输出端口即可。
在升压功率变换电路的实际应用中，特别是将升压功率变换电路应用于光伏发电领域中时，存在一种较为普遍的应用场景，即多个升压功率变换电路的输出端需要同时并联于直流母线，由直流母线汇流后接入后级电路。在这种应用场景下，如果存在升压功率变换电路先于直流母线上所连接的其他升压功率变换电路上电，直流母线上将存在由该先上电的升压功率变换电路所建立的母线电压，此时，当升压功率变换电路输入发生短路(假设飞跨电容Cf没有上电)，则第二二极管D2将承受母线电压，有可能造成第二二极管D2过压击穿。
为解决上述问题，本发明实施例提供另外一种升压功率变换电路，可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的再一种升压功率变换电路的电路拓扑图。在图4所示的电路拓扑结构中，在图3所示实施例的基础上，增设第四二极管D4，其中，第四二极管D4的负极与第一二极管D1和第二二极管D2的串联连接点相连，第四二极管D4的正极与升压功率变换电路的中性点NE相连。
作为一种可选的变形结构，参见图5，图5是本发明实施例提供的又一种升压功率变换电路的电路拓扑图，在图5所示的实施例中，第一均压电容和第二均压电容均包括两个串联连接的电容。具体的，第一均压电容包括串联连接的电容Co1a和电容Co1b，第二均压电容包括串联连接的电容Co2a和Co2b，在本发明实施例中，第四二极管D4的负极与第一二极管D1和第二二极管D2的串联连接点相连，第四二极管D4的正极与第二均压电容的中点(即电容Co2a和Co2b的串联连接点)相连。
在前述多个升压功率变换电路的输出端并联于直流母线的应用场景中，当第二二极管D2正极的电压低于第四二极管D4正极的电压时，第四二极管D4导通，此时，即可通过第四二极管D4将第二二极管D2的输入电压钳位至设计的母线分压点。通过改变第四二极管D4正极的连接位置，即可改变第二二极管D2所承受的电压。因此，在已然获知第二二极管D2额定耐受电压的情况下，为确保对第二二极管D2的可靠保护，降低第二二极管D2的电压应力，第四二极管D4的正极接入位置，即母线分压钳位点的选取原则为：钳位点电压大于母线电压与第二二极管D2的额定耐受电压之差。
还需要特别说明的是，对于图2所示实施例提供的升压功率变换电路，不能增设第四二极管D4，因为在均压支路导通的情况下，输出侧母线电压会经过第四二极管D4、均压支路对飞跨电容Cf进行充电，有可能损坏均压支路上的组成器件。
本发明实施例还提供一种升压功率变换电路的控制方法，该控制方法可应用上述任一实施例提供的升压功率变换电路，可选的，参见图6，图6是本发明实施例提供的一种升压功率变换电路的控制方法的流程图，该流程可以包括:
步骤S100，确定升压功率变换电路的工况。
结合上述实施例提供的升压功率变换电路的拓扑图可知，升压功率变换电路的工况取决于飞跨电容的电容电压和升压功率变换电路的输入电压，因此，在升压功率变换电路满足预设启机条件启机后，可以根据飞跨电容的电容电压和变换电路的输入电压确定升压功率变换电路的所处的工况。其中，对于升压功率变换电路的预设启机条件可以参照现有技术中的设置方式进行设置，比如，采集升压功率变换电路的输入电压，当输入电压大于预设启机阈值时，即判定满足预设启机条件，本发明实施例对于升压功率变换电路的预设启机条件的具体设置不做限定。
可选的，获取升压功率变换电路的输入电压和升压功率变换电路中飞跨电容的电容电压，计算变换电路的输入电压与飞跨电容的电容电压的差值，由于飞跨电容和均压支路在启机过程中属于串联关系，因此所得的电压差值即为均压支路所承受的电压。
在计算得到均压支路所承受的电压之后，即可根据均压支路所承受电压与第二开关管的额定耐压值的大小关系判断升压功率变换电路当前所处的工况。具体的，如果均压支路所承受的电压大于第二开关管的额定耐压值，确定升压功率变换电路处于第一预设工况；相反的，如果均压支路所承受的电压不大于第二开关管的额定耐压值，则确定升压功率变换电路处于第二预设工况。
步骤S110，判断升压功率变换电路是否处于第一预设工况，若是，执行步骤S120，若否，执行S130。
如果判定升压功率变换电路处于第一预设工况，执行S120；如果升压功率变换电路处于第二预设工况，执行S130。
步骤S120，输出相同的控制信号，以使升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照该控制信号工作。
如果升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的控制信号至均压支路上的各控制端，以使均压支路上的各个控制端按照相同的控制信号工作。
可选的，在升压功率变换电路处于第一预设工况的情况下，可以输出相同的PWM控制信号，以使升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照PWM控制信号工作。相应的，向第一开关管的控制端输出交错180°的PWM控制信号，进而控制升压功率变换电路工作在升压模式。
可选的，在升压功率变换电路处于第一预设工况的情况下，输出的相同的控制信号还可以为关断控制信号，通过关断控制信号控制第一开关管和均压支路上的各组成器件处于关断工作状态，直至升压功率变换电路处于第二预设工况。
可选的，如果升压功率变换电路包括充电支路，在升压功率变换电路处于第一预设工况的情况下，则首先发送导通控制信号至充电支路的控制端，即开关Q4的控制端，以使充电支路工作在导通状态，对飞跨电容进行预充电。相应的，在此种情况下，应向均压支路上的各个控制端发送相同的关断控制信号，以使均压支路的各个组成器件工作在关断状态。
步骤S130，执行与第二预设工况相对应的预设控制方式。
如果判定升压功率变换电路工作在第二预设工况，同样有多种不同的控制方式。
可选的，在升压功率变换电路处于第二预设工况的情况下，输出相同的PWM控制信号至均压支路上的各个控制端，以使均压支路上的各控制端按照该PWM控制信号工作。相应的，向第一开关管的控制端输出交错180°的PWM控制信号，进而控制升压功率变换电路工作在升压模式。
可选的，在升压功率变换电路处于第二预设工况，还可向均压支路上的各控制端输出不同的控制信号。具体的，输出常通控制信号和PWM控制信号，以使均压支路上接收常通控制信号的控制端按照常通控制信号工作，即相应的开关管工作在常通状态，并使均压支路上接收PWM控制信号的控制端按照PWM信号工作。由前述内容可知，均压支路上只需控制一个控制端按照PWM控制信号工作即可，均压支路上的其余控制端按照常通控制信号工作即可。
可选的，对于设置有充电支路的升压功率变换电路，在升压功率变换电路处于第二预设工况的情况下，向充电支路的控制端发送关断控制信号，以使充电支路工作在关断状态，结束对飞跨电容的预充电过程。相应的，对于设置充电支路的升压功率变换电路，在飞跨电容预充电过程结束后，可以按照前述第一种控制方式，向均压支路上的各控制端发送相同的PWM控制信号，使得各控制端均按照该PWM控制信号工作。当然，也可以按照第二种控制方式，输出常通控制信号和PWM控制信号，以使均压支路上接收常通控制信号的控制端按照常通控制信号工作，并使均压支路上接收PWM控制信号的控制端按照PWM信号工作。
综上所述，本发明实施例提供的升压功率变换电路的控制方法，对上述实施例提供的升压功率变换电路的工作过程进行控制，在均压支路所承受的电压大于第二开关管的额定耐压值的第一预设工况下，均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照该控制信号工作，由于均压支路上各均压模块和第二开关管受相同的控制信号控制，工作状态相同，因此，不论第二开关管处于正常工作状态还是处于断开状态，各均压模块均可以分担现有技术中施加在第二开关管上的电压，从而实现对第二开关管的保护，避免第二开关管过压击穿。
可选的，本发明实施例还提供一种升压功率变换装置，包括：检测模块、控制器和上述任一实施例提供的升压功率变换电路，其中，
所述检测模块用于检测并输出升压功率变换电路的输入电压和所述升压功率变换电路中飞跨电容的电容电压至所述控制器；
所述控制器用于获取所述输入电压和所述电容电压，执行本发明上述实施例提供的升压功率变换电路的控制方法，并输出控制信号至所述升压功率变换电路中开关的控制端。
可选的，本发明实施例还提供一种逆变器，包括逆变模块和至少一个上述任一实施例提供的升压功率变换电路，其中，
各所述升压功率变换电路用于将输入电压升压后输出至所述逆变模块的直流母线；
所述逆变模块用于将所述升压功率变换电路输出的直流电逆变为交流电。
可选的，本发明实施例还提供一种光伏发电装置，其特征在于，包括光伏组串和上述任一实施例提供的升压功率变换装置，其中，
所述升压功率变换装置的低压侧与所述光伏组串的输出端相连；
所述升压功率变换装置的高压侧作为所述光伏发电装置的输出端。
可选的，本发明实施例还提供一种光伏发电系统，其特征在于，包括多套上述实施例提供的光伏发电装置和直流母线，其中，
各所述光伏发电装置的输出端并联于所述直流母线。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (13)
1.一种升压功率变换电路，其特征在于，包括：电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一均压电容、第二均压电容、第一开关管、第二开关管、飞跨电容和至少一个均压模块，其中，
所述电感、所述第一二极管、所述第二二极管、所述第一均压电容，以及所述第二均压电容依次串联，形成第一串联支路；
所述第一串联支路的一端作为升压功率变换电路的正极输入端，所述第一串联支路的另一端作为所述升压功率变换电路的负极输入端；
所述第二开关管和各所述均压模块依次串联，形成均压支路；
所述第一开关管和所述均压支路串联连接，形成第二串联支路；
所述第二串联支路的一端与所述电感和所述第一二极管的串联连接点相连，所述第二串联支路的另一端与所述负极输入端相连；
所述飞跨电容的一端与所述第一二极管和所述第二二极管的串联连接点相连，所述飞跨电容的另一端与所述第一开关管和所述均压支路的串联连接点相连；
所述第三二极管的一端与所述正极输入端相连，所述第三二极管的另一端与所述第二二极管和所述第一均压电容的串联连接点相连；
在第一预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的控制信号，并按照所述控制信号工作；其中，所述第一预设工况为所述均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值的工况；
在第二预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作，或者，所述均压支路上的一个控制端接收PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作，所述均压支路上其余控制端接收常通控制信号，并按照所述常通控制信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况；
在所述升压功率变换电路的输入端接入输入电压的瞬间，所述飞跨电容处于短路状态的情况下，各所述均压模块分担施加在所述第二开关管上的电压，实现对所述第二开关管的保护，避免所述第二开关管过压击穿。
2.根据权利要求1所述的升压功率变换电路，其特征在于，在所述第一预设工况下，所述均压支路上的各控制端接收相同的PWM控制信号，并按照所述PWM控制信号工作。
3.根据权利要求1所述的升压功率变换电路，其特征在于，还包括：充电支路，其中，
所述充电支路的一端与所述飞跨电容和所述均压支路的连接点相连，所述充电支路的另一端与所述第二均压电容和所述均压支路的连接点相连；
在所述第一预设工况下，所述充电支路的控制端接收导通控制信号，以工作在导通状态，直至升压功率变换电路处于所述第二预设工况；
在所述第二预设工况下，所述充电支路的控制端接收关断控制信号，并按照所述关断控制信号工作；
在所述第一预设工况下，所述均压支路上各控制端接收关断控制信号，并按照所述关断控制信号工作。
4.根据权利要求3所述的升压功率变换电路，其特征在于，所述充电支路包括限流电阻和开关，其中，
所述限流电阻和所述开关串联连接，形成第三串联支路；
所述第三串联支路的一端与所述飞跨电容和所述均压支路的连接点相连，所述第三串联支路的另一端与所述第二均压电容和所述均压支路的连接点相连。
5.根据权利要求4所述的升压功率变换电路，其特征在于，所述开关为继电器、接触器以及半导体开关管中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的升压功率变换电路，其特征在于，若所述第一均压电容和所述第二均压电容均包括两个串联连接的电容，则所述升压功率变换电路还包括：第四二极管，其中，
所述第四二极管的负极与所述第一二极管和所述第二二极管的串联连接点相连；
所述第四二极管的正极与所述升压功率变换电路的中性点或所述第二均压电容的中点相连。
7.根据权利要求1-6任一项所述的升压功率变换电路，其特征在于，所述均压模块为MOS管、IGBT、不含反并联二极管的开关管中的至少一种。
8.一种升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的升压功率变换电路，所述方法包括:
确定所述升压功率变换电路的工况；
若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述控制信号工作；其中，所述第一预设工况为所述升压功率变换电路中均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
9.根据权利要求8所述的升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，所述若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述控制信号工作，包括：
若所述升压功率变换电路处于第一预设工况，输出相同的PWM控制信号，以使所述升压功率变换电路中均压支路上的各控制端均按照所述PWM控制信号工作。
10.根据权利要求8所述的升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，若所述升压功率变换电路处于第二预设工况，输出相同的PWM控制信号，以使所述均压支路上的各控制端按照所述PWM控制信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
11.根据权利要求8所述的升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，若所述升压功率变换电路处于第二预设工况，输出常通控制信号和PWM控制信号，以使所述均压支路上接收所述常通控制信号的控制端按照所述常通控制信号工作，并使所述均压支路上接收所述PWM控制信号的控制端按照所述PWM信号工作；其中，所述第二预设工况为所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值的工况。
12.根据权利要求10或11所述的升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，若所述升压功率变换电路包括充电支路，在所述确定所述升压功率变换电路的工况后，所述方法还包括：
在所述升压功率变换电路处于所述第一预设工况的情况下，发送导通控制信号，以使所述充电支路工作在导通状态；
在所述升压功率变换电路处于所述第二预设工况的情况下，发送关断控制信号，以使所述充电支路工作在关断状态。
13.根据权利要求8所述的升压功率变换电路的控制方法，其特征在于，所述确定所述升压功率变换电路的工况，包括：
获取所述升压功率变换电路的输入电压和所述升压功率变换电路中飞跨电容的电容电压；
计算所述输入电压与所述电容电压的差值，得到所述均压支路所承受的电压；
若所述均压支路所承受的电压大于所述第二开关管的额定耐压值，确定所述升压功率变换电路处于所述第一预设工况；
若所述均压支路所承受的电压不大于所述第二开关管的额定耐压值，确定所述升压功率变换电路处于第二预设工况。
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