CN113098253A - 一种功率变换电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种功率变换电路，包括：电压控制电路，第一升压电路，第一升压电路包括：第一电感，第一二极管，第二二极管，第一开关管，第二开关管，第一飞跨电容以及输出电容单元；电压控制电路用于：在第一升压电路上电之后，控制第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管的耐压值的状态，且使第二开关管承受的电压始终保持为低于第二开关管的耐压值的状态。应用本申请的方案，不会出现母线电压导致第二二极管过压损坏的情况，同时，本申请的方案也不会出现输入电压导致的第二开关管过压的情况。

Description

一种功率变换电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种功率变换电路。

背景技术

Boost升压电路控制方式简单，被广泛用到各种场合中。但是，当Boost电路的输入电压较高时，由于Boost电路中的单个开关管以及二极管的电压应力有限，因此，在部分场合中，会采用两只开关管串联、两只二极管串联的方式，可参阅图1，为飞跨电容钳位式三电平Boost电路的结构示意图，并且，实际应用中，还会根据需要设置多路飞跨电容钳位式三电平Boost电路并联，即各路的输出端并联在一起，作为母线电压。

但是，飞跨电容钳位式三电平Boost电路在应用过程中，当初始上电时，由于图1中的飞跨电容C1处于未充电状态，电压接近0伏，因此，输入电压会全部加到图1的开关管Q2上，可能导致Q2过压损坏。并且，当多个飞跨电容钳位式三电平Boost电路并联工作时，由于上电时间有先后，或者某一路根本就没有连接上输入，此时这一路因为输入端电压以及飞跨电容电压基本为0，图1中的二极管D2便会承受全部的母线电压而可能导致D2过压损坏。

综上所述，如何避免上述的Q2过压以及D2过压情况的发生，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率变换电路，以避免升压电路中的开关管过压以及二极管过压情况的发生。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种功率变换电路，包括：电压控制电路，第一升压电路，所述第一升压电路包括：第一电感，第一二极管，第二二极管，第一开关管，第二开关管，第一飞跨电容以及输出电容单元；

所述第一电感的第一端和所述第二开关管的第二端分别作为所述第一升压电路的正向输入端和负向输入端，所述第一电感的第二端分别与所述第一二极管的阳极以及所述第一开关管的第一端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极以及所述第一飞跨电容的第一端连接，所述第一飞跨电容的第二端分别与所述第二开关管的第一端以及所述第一开关管的第二端连接，所述第二二极管的阳极与所述输出电容单元的第一端连接并作为母线电压正极，所述输出电容单元的第二端作为母线电压负极；

所述电压控制电路，用于：在所述第一升压电路上电之后，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态。

优选的，还包括：与所述第一升压电路具有相同结构的K个升压电路，且K个所述升压电路的输出母线均与所述第一升压电路的输出母线并联；K为正整数；

所述电压控制电路，具体用于：在所述第一升压电路和K个升压电路中的任意一路上电之后，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，且控制K个所述升压电路中的每一个升压电路中的飞跨电容的电压均始终保持在所述第一电压范围内。

优选的，所述电压控制电路包括：所述第一开关管，所述第二开关管，第一电源电路以及控制器，所述控制器用于：

在所述第一升压电路上电之后且处于工作模式下，通过对所述第一开关管和第二开关管的占空比的控制，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态；

在所述第一升压电路上电之后且未处于所述工作模式下，通过对所述第一电源电路的控制，进行对所述第一飞跨电容的充电控制，并控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态。

优选的，所述第一飞跨电容的第一端与所述第一电源电路的正极连接，所述第一飞跨电容的第二端与所述第一电源电路的负极连接。

优选的，还包括：

阴极与所述第一飞跨电容的第一端连接，阳极与所述第一电源电路的正极连接的第三二极管；

阳极与所述第一飞跨电容的第二端连接，阴极与所述第一电源电路的负极连接的第四二极管。

优选的，所述输出电容单元为由第一输出电容和第二输出电容串联构成的输出电容单元；

并且，所述第一电源电路为第一直流变换电路；且所述第一直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，所述第一直流变换电路的负向输入端与所述第一输出电容和第二输出电容的连接端连接，所述第一直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极。

优选的，还包括：第五二极管，第六二极管以及输入电容单元；

所述第一飞跨电容的第一端与所述第五二极管的阴极连接，所述第五二极管的阳极与所述第一电源电路的正极连接，所述第一飞跨电容的第一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极与所述第一电源电路的正极连接；

所述第一电源电路的负极与所述母线电压负极连接；所述输入电容单元的第一端和第二端分别与所述第一电感的第一端和所述第二开关管的第二端连接。

优选的，所述第一电源电路为第二直流变换电路；并且所述输出电容单元为由第一输出电容和第二输出电容串联构成的输出电容单元，且所述第二直流变换电路的正向输入端与所述第一输出电容和第二输出电容的连接端连接，所述第二直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，所述第二直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极；

或者，所述第一电源电路为第三直流变换电路；且所述第三直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，所述第三直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，所述第三直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极。

优选的，所述第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是所述第一飞跨电容的电压，V1表示的是所述功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最小耐压值。

优选的，所述第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是所述第一飞跨电容的电压，V1表示的是所述功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最小耐压值，V4表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最大安全裕量。

应用本发明实施例所提供的技术方案，申请人考虑到，会出现背景技术中描述的开关管和二极管过压的情况，主要原因是飞跨电容不能及时充电，因此，本申请专门设置了电压控制电路进行飞跨电容的及时充电。具体的，在第一升压电路上电之后，电压控制电路会控制第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，由于第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，因此，会使得第二二极管承受到的母线电压保持为低于第二二极管的耐压值的状态，同时，能够使得第二开关管承受的电压保持为低于第二开关管的耐压值的状态。因此，本申请的方案中，不会出现母线电压导致第二二极管过压损坏的情况，同时，本申请的方案也不会出现输入电压导致的第二开关管过压的情况。

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为传统的飞跨电容钳位式三电平Boost电路的结构示意图；

图2为本发明中一种功率变换电路的结构示意图；

图3为本发明一种具体实施方式中的功率变换电路的第一结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式中的功率变换电路的第二结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式中的第一电源电路的第一结构示意图；

图6为本发明一种具体实施方式中的功率变换电路的第三结构示意图；

图7为本发明一种具体实施方式中的第一电源电路的第二结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种功率变换电路，不会出现母线电压导致第二二极管过压损坏的情况，同时，本申请的方案也不会出现输入电压导致的第二开关管过压的情况。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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。

请参考图2，图2为本发明中一种功率变换电路的结构示意图，该功率变换电路可以包括：电压控制电路10，第一升压电路，第一升压电路包括：第一电感L1，第一二极管D1，第二二极管D2，第一开关管Q1，第二开关管Q2，第一飞跨电容C1以及输出电容单元20；

第一电感L1的第一端和第二开关管Q2的第二端分别作为第一升压电路的正向输入端和负向输入端，第一电感L1的第二端分别与第一二极管D1的阳极以及第一开关管Q1的第一端连接，第一二极管D1的阴极分别与第二二极管D2的阳极以及第一飞跨电容C1的第一端连接，第一飞跨电容C1的第二端分别与第二开关管Q2的第一端以及第一开关管Q1的第二端连接，第二二极管D2的阳极与输出电容单元20的第一端连接并作为母线电压正极，输出电容单元20的第二端作为母线电压负极；

电压控制电路10，用于：在第一升压电路上电之后，控制第一飞跨电容C1的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使第二二极管D2承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管D2的耐压值的状态，且使第二开关管Q2承受的电压始终保持为低于第二开关管Q2的耐压值的状态。

具体的，本申请的第一升压电路为采用飞跨电容钳位式三电平的升压电路，可参阅图2，第一升压电路包括：第一电感L1，第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11，第二开关管Q21，第一飞跨电容C11以及输出电容单元20。输出电容单元20通常可以由1个电容或者2个电容构成，在图3的实施方式中，输出电容单元20为由第一输出电容C21和第二输出电容C31串联构成的输出电容单元20。第一升压电路的输出可以与负载连接。第一升压电路的输入通常为直流电，在图2中，第一升压电路的输入标示为Vin1。

本申请的方案中，设置了电压控制电路10用于进行第一飞跨电容C11的电压控制。具体的，在第一升压电路上电之后，即在功率变换电路上电之后，电压控制电路10便会控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内。判断第一升压电路是否上电的方式也可以有多种，例如一种场合中，功率变换电路接收到上电指令时，便可以认为第一升压电路上电。又如，一种场合中，检测到第一升压电路的输入有电，或者检测到母线有电时，均可以确定第一升压电路已经上电。当然，用于判断输入是否有电以及判断母线是否有电的相关电压阈值可以根据需要进行设定和调整。此外，在实际应用中，在第一升压电路刚上电之后的初始化阶段，通常不能对第一开关管Q11和第二开关管Q21进行占空比的控制，即第一升压电路还未进入工作模式，等到可以对第一开关管Q11和第二开关管Q21进行占空比的控制时，便是初始化完成了，第一升压电路进入到了上电运行的阶段，即工作模式。

由于控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，因此，第二二极管D21承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管D21的耐压值的状态，即不会由于第一飞跨电容C11的电压过低，导致母线电压对于第二二极管D21造成的损坏。同时，由于能够使得第二开关管Q21承受的电压始终保持为低于第二开关管Q21的耐压值的状态，即不会由于第一飞跨电容C11的电压过低，导致输入电压对于第二开关管Q21造成的损坏。

并且，由于控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，使得不会因为第一飞跨电容C11的电压过高，导致第一二极管D11或者第一开关管Q11损坏。

第一电压范围的具体范围数值可以根据实际情况进行设定，例如可以根据输入电压大小，母线电压大小，各器件参数等因素考虑，但可以理解的是，第一电压范围的具体范围数值的设定，需要能够达到本申请的使第二二极管D21承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管D21的耐压值的状态，且使第二开关管Q21承受的电压始终保持为低于第二开关管Q21的耐压值的状态的目的。

在本发明的一种具体实施方式中，第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是第一飞跨电容C11的电压，V1表示的是功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最小耐压值。

该种实施方式中，将同时满足Vc1≥V1-V3，Vc1≥V2-V3以及Vc1≤V3所得到的Vc1的取值范围，作为第一电压范围。

结合电路结构可知，由于Vc1≥V1-V3，因此，在初始上电时，第一飞跨电容C11的电压大小至少能够达到V1-V3，因此，此时施加在第二开关管Q21上的电压最大也只会达到V1-(V1-V3)＝V3，并不会超过第二开关管Q21的耐压值。

此外需要说明的是，V3表示的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最小耐压值，而在实际应用中，第一二极管D11和第二二极管D21通常是同一型号的器件，第一开关管Q11和第二开关管Q21通常也是同一型号的器件，并且，第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的耐压值通常大致是相同，并且都至少超过了半母线电压。本申请的该种实施方式中，为了保障方案的保守性，选取的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最小耐压值作为V3，并且基于V3进行第一电压范围的设置，这样有利于有效地避免第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21过压损坏。

而由于Vc1≥V2-V3，因此，当母线电压有电而输入无电时，第一飞跨电容C11的电压大小至少能够达到V2-V3，因此，此时施加在第二二极管D21上的电压最大也只会达到V2-(V2-V3)＝V3，并不会超过第二二极管D21的耐压值。

而由于Vc1≤V3，因此，即使输入无电，第一飞跨电容C11施加在第一开关管Q11和第一二极管D11上的电压最大也只会达到V3，不会因为过压而损坏第一开关管Q11或者第一二极管D11。

在本发明的另一种具体实施方式中，第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是第一飞跨电容C11的电压，V1表示的是功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最小耐压值，V4表示的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最大安全裕量。

该种实施方式中，确定出的第一电压范围比前述实施方式确定出的第一电压范围是更小的，目的是进一步地保障方案的保守性，提高器件的使用寿命。

具体的，以初始上电时为例，在前述实施方式中，施加在第二开关管Q21上的电压最大只会达到V1-(V1-V3)＝V3，而该种实施方式中，考虑到虽然第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最小耐压值为V3，但是实际应用中，为了保障器件的运行寿命，通常还会设置器件的安全裕量，安全裕量的含义是指，器件最大允许承受的运行电压值为器件的耐压值减去器件的安全裕量，这样情况下运行可以保障器件的运行寿命。例如第二开关管Q21的耐压值为1000V，安全裕量为100V，则最大只允许让第二开关管Q21承受900V，以保障第二开关管Q21的运行寿命。

在初始上电时，第一飞跨电容C11的电压大小至少能够达到V1-(V3-V4)，因此，此时施加在第二开关管Q21上的电压最大也只会达到V1-[V1-(V3-V4)＝V3-V4，并不会超过第二开关管Q21的安全裕量的限制，有效地保障了第二开关管Q21的使用寿命。

同理，而由于V2-(V3-V4)，因此，当母线电压有电而输入无电时，第一飞跨电容C11的电压大小至少能够达到V2-(V3-V4)，因此，此时施加在第二二极管D21上的电压最大也只会达到V2-[V2-(V3-V4)]＝V3-V4，并不会超过第二二极管D21的安全裕量的限制，保障了第二二管的使用寿命。

并且，虽然通常而言，第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的安全裕量是相同的，即会预设为相同的数值，但是，本申请的该种实施方式中考虑到，如果某些场合中设置了不同的数值，本申请为了保障方案的保守性，选取的是第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21的最大安全裕量V4，并且基于V4确定出第一电压范围，可以使得第一二极管D11，第二二极管D21，第一开关管Q11以及第二开关管Q21均可以满足自身的安全裕量的限制要求。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：与第一升压电路具有相同结构的K个升压电路，且K个升压电路的输出母线均与第一升压电路的输出母线并联；K为正整数；

电压控制电路10，具体用于：在第一升压电路和K个升压电路中的任意一路上电之后，控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，且控制K个升压电路中的每一个升压电路中的飞跨电容的电压均始终保持在第一电压范围内。

在实际应用中，可以是仅设置了与负载连接的第一升压电路，也可以是设置了K个升压电路与第一升压电路并联接负载，例如图3的实施方式中，便是K＝1，即有1个升压电路与第一升压电路并联。

K个升压电路与第一升压电路具有相同结构，即都是采用飞跨电容钳位式三电平的升压电路。

本申请的该种实施方式中，在第一升压电路和K个升压电路中的任意一路上电之后，电压控制电路10便会控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，且会控制K个升压电路中的每一个升压电路中的飞跨电容的电压均始终保持在第一电压范围内。也就是说，只要功率变换电路上电，第一升压电路中的第一飞跨电容C11，以及K个升压电路中的任意一个飞跨电容，均会受到电压控制电路10的控制，且将这些飞跨电容的电压始终控制为保持在预设的第一电压范围内。例如图3的具体场合中，只要功率变换电路上电，第一飞跨电容C11以及飞跨电容C12便会被始终控制在第一电压范围内。

此外需要说明的是，对于功率变换电路中的各个升压电路而言，可以为每个升压电路配置相应的电压控制单元，各个电压控制单元构成功率变换电路中的电压控制电路10，各个电压控制单元可以具有各自的控制器，也可以共用一个控制器，只要能够实现本申请的目的即可，具体的集成方式根据实际需要设定即可，即电压控制电路10的具体结构根据实际需要设定即可。

并且，该种实施方式中，是在第一升压电路和K个升压电路中的任意一路上电之后，便会控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，结合上文的描述，例如一种场合中，可以在第一升压电路和K个升压电路中的任意一路的输入有电时，或者是母线有电时，确定第一升压电路和K个升压电路中至少有一路上电了，因此便可以控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内。

在本发明的一种具体实施方式中，电压控制电路10包括：第一开关管Q11，第二开关管Q21，第一电源电路11以及控制器，控制器用于：

在第一升压电路上电之后且处于工作模式下，通过对第一开关管Q11和第二开关管Q21的占空比的控制，控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使第二二极管D21承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管D21的耐压值的状态，且使第二开关管Q21承受的电压始终保持为低于第二开关管Q21的耐压值的状态；

在第一升压电路上电之后且未处于工作模式下，通过对第一电源电路11的控制，进行对第一飞跨电容C11的充电控制，并控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使第二二极管D21承受到的母线电压始终保持为低于第二二极管D21的耐压值的状态，且使第二开关管Q21承受的电压始终保持为低于第二开关管Q21的耐压值的状态。

电压控制电路10需要控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，具体结构可以根据需要进行设定，例如可以基于控制充电的电源电路实现。该种实施方式中，考虑到在第一升压电路上电之后且处于工作模式时，通过对第一开关管Q11和第二开关管Q21的占空比控制，便可以方便地控制第一飞跨电容C11的电压，因此，这种情况下的电压控制电路10由第一开关管Q11，第二开关管Q21，以及控制器便可以实现。此外，当第一升压电路上电之后且处于工作模式时，可以关闭第一电源电路11或者令第一电源电路11为待机状态。

而在第一升压电路上电之后且未处于工作模式时，需要通过额外的电源电路控制第一飞跨电容C11的电压，因此该种实施方式中，该种情况下的电压控制电路10的功能，就需要利用到第一电源电路11和控制器才能够实现。本申请的附图中并未示出控制器，可以理解的是，控制器可以与功率变换电路中的各个可控器件连接以进行各个可控器件的控制。

在第一升压电路上电之后且处于工作模式下，通过对第一开关管Q11和第二开关管Q21的占空比的控制，便可以控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内。

而在第一升压电路上电之后且未处于工作模式下，需要通过对第一电源电路11的控制，进行对第一飞跨电容C11的充电控制，从而控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内。

第一飞跨电容C11与第一电源电路11的连接方式也有多种，会受到第一电源电路11的具体结构等因素的影响。

例如一种常用的连接方式是第一飞跨电容C11的第一端与第一电源电路11的正极连接，第一飞跨电容C11的第二端与第一电源电路11的负极连接。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图4，还可以包括：

阴极与第一飞跨电容C11的第一端连接，阳极与第一电源电路11的正极连接的第三二极管D31；

阳极与第一飞跨电容C11的第二端连接，阴极与第一电源电路11的负极连接的第四二极管D41。

该种实施方式中，为了避免第一飞跨电容C11对第一电源电路11反向充电，在回路上设置了第三二极管D31和第四二极管D41，限定了电流方向，避免反向充电，从而进一步地保障了方案的稳定性。

在图1中，除了第一升压电路之外，还有一个与第一升压电路结构相同且与第一升压电路并联的升压电路，该升压电路中的飞跨电容在图4中标示为C12，C12也可以参照第一飞跨电容C11的连接方式与第一电源电路11连接，并且如图4所示，为了避免C12对第一电源电路11反向充电，也可以在回路上设置相应的二极管，图4中标示为D32和D42。

第一电源电路11的具体电路构成可以根据实际需要进行设定和调整，例如可以是自带电能源的第一电源电路11，又如，在本发明的一种具体实施方式中，可参阅图5，输出电容单元20为由第一输出电容C21和第二输出电容C31串联构成的输出电容单元20；并且，第一电源电路11为第一直流变换电路；且第一直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，第一直流变换电路的负向输入端与第一输出电容C21和第二输出电容C31的连接端连接，第一直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为第一电源电路11的正极和负极。在图5中，第一输出电容C21和第二输出电容C31的连接端标示为N点，也就是半母线电压点。

该种实施方式中，第一电源电路11内部不带电源，第一电源电路11直接从母线取电，取电简单方便。第一电源电路11可以根据实际需要，选用简单的Boost电路或者Buck电路等，只要能够实现本申请的目的即可，即只要能够使得控制器可以通过对第一电源电路11的控制，实现对于第一飞跨电容C11的电压控制即可。在图5的实施方式中，第一电源电路11具体为基本的Buck电路，由开关管Q5，二极管D5，电容C5以及电感L5构成。控制器通过对开关管Q51的控制，便实现了对于第一电源电路11的控制。图5中的P+和P-便是表示第一电源电路11的正极和负极。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：第五二极管D51，第六二极管D61以及输入电容单元Cpv；

第一飞跨电容C11的第一端与第五二极管D51的阴极连接，第五二极管D51的阳极与第一电源电路11的正极连接，第一飞跨电容C11的第一端与第六二极管D61的阳极连接，第六二极管D61的阴极与第一电源电路11的正极连接；

第一电源电路11的负极与母线电压负极连接；输入电容单元Cpv的第一端和第二端分别与第一电感L1的第一端和第二开关管Q21的第二端连接。

该种实施方式中，将第一飞跨电容C11的第一端和第二端均连接到了第一电源电路11的正极，因此需要设置第五二极管D51和第六二极管D61，且第一升压电路中需要设置有输入电容单元Cpv。当然，在实际应用中，第一升压电路中通常原本就具备输入电容单元Cpv，输入电容单元Cpv可以由单个电容或者是多个电容串联构成，例如图6中，输入电容单元Cpv具体为单个电容，且图6中母线电压负极接地。

在图6的实施方式中，在母线电压有电而输入无电时，电流可以从第一电源电路11的正极，通过第五二极管D51流向第一飞跨电容C11，从而为第一飞跨电容C11充电，再通过第一开关管Q11的体二极管，第一电感L1以及输入电容单元Cpv到达母线电压负极。

而输入有电时，第一电源电路11此时可以视为负载的功能，电流可以从输入至第一电感L1，从而为第一飞跨电容C11充电，再通过第六二极管D61和第一电源电路11到达地，即到达母线电压负极。

此外，图6中与第一升压电路并联的升压电路中的飞跨电容C12，也可以参照第一飞跨电容C11的方式与第一电源电路11连接。使得第一电源电路11可以对飞跨电容C12进行电压控制，此处就不再重复说明。

在本发明的一种具体实施方式中，第一电源电路11为第二直流变换电路；并且输出电容单元20为由第一输出电容C21和第二输出电容C31串联构成的输出电容单元20，且第二直流变换电路的正向输入端与第一输出电容C21和第二输出电容C31的连接端连接，第二直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，第二直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为第一电源电路11的正极和负极；

或者，第一电源电路11为第三直流变换电路；且第三直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，第三直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，第三直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为第一电源电路11的正极和负极。

该种实施方式中，对应的是第一电源电路11的负极需要接地的连接方式，即第一电源电路11的负极与母线电压负极连接。此时，第一电源电路11具体可以选取为第二直流变换电路或者是第三直流变换电路，例如在图7中，选取的是第二直流变换电路的实施方式。图7中，第一电源电路11均选取的是基本的Buck电路，由开关管Q7，二极管D7，电容C7以及电感L7构成。在其他实施方式中，也可以根据需要选取Boost电路等实施方式，只要能够实现本申请的目的即可。

应用本发明实施例所提供的技术方案，申请人考虑到，会出现背景技术中描述的开关管和二极管过压的情况，主要原因是飞跨电容不能及时充电，因此，本申请专门设置了电压控制电路10进行飞跨电容的及时充电。具体的，在第一升压电路上电之后，电压控制电路10会控制第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，由于第一飞跨电容C11的电压始终保持在预设的第一电压范围内，因此，会使得第二二极管D21承受到的母线电压保持为低于第二二极管D21的耐压值的状态，同时，能够使得第二开关管Q21承受的电压保持为低于第二开关管Q21的耐压值的状态。因此，本申请的方案中，不会出现母线电压导致第二二极管D21过压损坏的情况，同时，本申请的方案也不会出现输入电压导致的第二开关管Q21过压的情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

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。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率变换电路，其特征在于，包括：电压控制电路，第一升压电路，所述第一升压电路包括：第一电感，第一二极管，第二二极管，第一开关管，第二开关管，第一飞跨电容以及输出电容单元；

所述第一电感的第一端和所述第二开关管的第二端分别作为所述第一升压电路的正向输入端和负向输入端，所述第一电感的第二端分别与所述第一二极管的阳极以及所述第一开关管的第一端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极以及所述第一飞跨电容的第一端连接，所述第一飞跨电容的第二端分别与所述第二开关管的第一端以及所述第一开关管的第二端连接，所述第二二极管的阳极与所述输出电容单元的第一端连接并作为母线电压正极，所述输出电容单元的第二端作为母线电压负极；

所述电压控制电路，用于：在所述第一升压电路上电之后，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态。

2.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，还包括：与所述第一升压电路具有相同结构的K个升压电路，且K个所述升压电路的输出母线均与所述第一升压电路的输出母线并联；K为正整数；

所述电压控制电路，具体用于：在所述第一升压电路和K个升压电路中的任意一路上电之后，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，且控制K个所述升压电路中的每一个升压电路中的飞跨电容的电压均始终保持在所述第一电压范围内。

3.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述电压控制电路包括：所述第一开关管，所述第二开关管，第一电源电路以及控制器，所述控制器用于：

在所述第一升压电路上电之后且处于工作模式下，通过对所述第一开关管和第二开关管的占空比的控制，控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态；

在所述第一升压电路上电之后且未处于所述工作模式下，通过对所述第一电源电路的控制，进行对所述第一飞跨电容的充电控制，并控制所述第一飞跨电容的电压始终保持在预设的第一电压范围内，以使所述第二二极管承受到的母线电压始终保持为低于所述第二二极管的耐压值的状态，且使所述第二开关管承受的电压始终保持为低于所述第二开关管的耐压值的状态。

4.根据权利要求3所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一飞跨电容的第一端与所述第一电源电路的正极连接，所述第一飞跨电容的第二端与所述第一电源电路的负极连接。

5.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，还包括：

阴极与所述第一飞跨电容的第一端连接，阳极与所述第一电源电路的正极连接的第三二极管；

阳极与所述第一飞跨电容的第二端连接，阴极与所述第一电源电路的负极连接的第四二极管。

6.根据权利要求4所述的功率变换电路，其特征在于，所述输出电容单元为由第一输出电容和第二输出电容串联构成的输出电容单元；

并且，所述第一电源电路为第一直流变换电路；且所述第一直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，所述第一直流变换电路的负向输入端与所述第一输出电容和第二输出电容的连接端连接，所述第一直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极。

7.根据权利要求3所述的功率变换电路，其特征在于，还包括：第五二极管，第六二极管以及输入电容单元；

所述第一飞跨电容的第一端与所述第五二极管的阴极连接，所述第五二极管的阳极与所述第一电源电路的正极连接，所述第一飞跨电容的第一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极与所述第一电源电路的正极连接；

所述第一电源电路的负极与所述母线电压负极连接；所述输入电容单元的第一端和第二端分别与所述第一电感的第一端和所述第二开关管的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一电源电路为第二直流变换电路；并且所述输出电容单元为由第一输出电容和第二输出电容串联构成的输出电容单元，且所述第二直流变换电路的正向输入端与所述第一输出电容和第二输出电容的连接端连接，所述第二直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，所述第二直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极；

或者，所述第一电源电路为第三直流变换电路；且所述第三直流变换电路的正向输入端与母线电压正极连接，所述第三直流变换电路的负向输入端与母线电压负极连接，所述第三直流变换电路的正向输出端和负向输出端分别作为所述第一电源电路的正极和负极。

9.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是所述第一飞跨电容的电压，V1表示的是所述功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最小耐压值。

10.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述第一电压范围为通过

确定出的第一电压范围；

Vc1表示的是所述第一飞跨电容的电压，V1表示的是所述功率变换电路的输入电压，V2表示的是母线电压，V3表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最小耐压值，V4表示的是所述第一二极管，所述第二二极管，所述第一开关管以及所述第二开关管的最大安全裕量。

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