CN115296531A - 一种三电平dc/dc电路控制系统 - Google Patents

一种三电平dc/dc电路控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三电平DC/DC电路控制系统，包括电压控制单元、电流环控制单元、母线电压差环控制单元、占空比分配单元和三电平DC/DC电路；三电平DC/DC电路包括由至少两个开关管组成的开关管组；电压控制单元用于获得电压比较信息；电流环控制单元用于比较电流指令和电流反馈，获得占空比和指令；通过母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，占空比差指令用于确定开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制；占空比分配单元的输入端与电流环控制单元的输出端相连，占空比分配单元的输入端与母线电压差环控制单元输出端相连比，保证在电路处于电流连续和电流断续状态时均能保证对母线的均压控制，防止电路器件损坏。

Description

一种三电平DC/DC电路控制系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种三电平DC/DC电路控制系统。
背景技术
利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的光伏发电系统具有安全、清洁、低成本的优点，具有DC/DC升压电路的光伏发电系统的工作原理是，太阳辐射能量经过光伏阵列转换后，再经DC/DC电路变换后变成高压直流电，然后根据需要，将电能储存在电池或经过电力电子变换器输送至电网。
然而，电路中的母线侧的电容均压对系统运行具有非常重要的意义，母线侧电容电压不均会加大输出波形谐波，在母线侧电容电压严重不均时，会影响到整个光伏发电系统的安全。
三电平DC/DC电路广泛应用在各种场合，如光伏、储能、燃料电池等。三电平DC/DC输出可以提供正负母线，且具有上下母线电容均压能力，经常跟后级跟三电平DC/AC进行匹配。
发明内容
本发明解决的问题是如何对三电平DC/DC电路中的母线进行均压控制。
为解决上述问题，本发明提供一种三电平DC/DC电路控制系统，包括电压控制单元、电流环控制单元、母线电压差环控制单元、占空比分配单元和三电平DC/DC电路；所述三电平DC/DC电路包括由至少两个开关管组成的开关管组；所述电压控制单元用于比较电压指令和电压反馈，获得电压比较信息，将所述电压比较信息输出到电流环控制单元；所述电流环控制单元用于比较电流指令和电流反馈，获得占空比和指令，其中，所述占空比和指令用于调整所述开关管组的占空比和；通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制；所述占空比分配单元的输入端与所述电流环控制单元的输出端相连，所述占空比分配单元的输入端与所述母线电压差环控制单元输出端相连，用于基于所述占空比和指令和所述占空比差指令控制所述开关管组的占空比。
可选地，所述母线电压差环控制单元还包括通路选择模块，当所述通路选择模块的开关置于第一开关位时，控制所述开关管组进行第一均压控制策略；当所述通路选择模块的开关置于第二开关位时，控制所述开关管组进行第二均压控制策略。
可选地，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件，其中，所述第一预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；若不满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块的开关置于第一开关位，所述母线电压差环控制单元输出第一差环占空比，通过所述占空比分配单元控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
可选地，在所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件之后，还包括：
若满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块的开关置于第二开关位，其中，在所述第二均压控制策略中，所述母线电压差环控制单元输出与所述第一差环占空比方向相反的第二差环占空比，通过所述占空比分配单元控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
可选地，所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件包括：
确定采样延时；基于所述采样延时提前对峰值电流进行采样，其中，所述峰值电流为所述三电平DC/DC电路的峰值电流；判断所述峰值电流下降到零的时间是否小于预设时间；若是，则所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；若否，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流连续状态。
可选地，所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件还包括：
采集所述三电平DC/DC电路的电感电流并对所述电感电流进行滤波，获得电流平均值；根据当前所述开关管组的运行情况，计算电流临界值，其中，所述运行情况包括占空比和输入输出电压，所述电流临界值包括所述三电平DC/DC电路在所述电流连续状态下的最小平均感应电流；判断所述电流平均值是否小于所述电流临界值；若小于，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流断续状态。
可选地，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制还包括：判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件，其中，所述第二预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路中的电流小于预设电流；当所述三电平DC/DC电路不满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第一开关位；当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略。
可选地，所述当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略包括：
将所述通路选择模块的开关置于第二开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第二变化值；将所述通路选择模块的开关置于第一开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第一变化值；判断所述第一变化值和所述第二变化值之间的数量关系；若所述第一变化值小于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第一开关位，并持续第一预设周期；若所述第一变化值大于或等于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第二开关位，并持续所述第一预设周期。
可选地，在所述若所述第一变化值小于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第一开关位，并持续第一预设周期或所述若所述第一变化值大于或等于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第二开关位，并持续所述第一预设周期之后，还包括：
返回所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件的步骤。
可选地，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
对所述电压控制单元中的最大功率跟踪模块的输出电压进行限幅，限制所述输出电压的最小值，其中，所述最小值为母线输出电压的一半。
相对于现有技术，本发明通过在设置电压控制单元和电流环控制单元，利用测量得到的输出电压以及DC/DC电路中的电流获得占空比和，通过母线电压差环控制单元确定开关管组的占空比差，然后通过设置在后端的占空比分配单元控制开关管组的占空比，以在系统处于DCM或CCM两种状态下通过电路自身的运行参数对母线进行均压控制，在电路处于DCM状态时，保证母线电容均压，防止器件过压，损坏器件的情况产生。
附图说明
图1为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的电路图；
图2为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的另一种电路图；
图3为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的开关周期示意图；
图4为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第二种开关周期示意图；
图5为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第三种开关周期示意图；
图6为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第四种开关周期示意图；
图7为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第一种控制策略的步骤示意图；
图8为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第一种控制策略的步骤S100细化后的示意图；
图9为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统步骤S100对应的开关周期示意图；
图10为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第一种控制策略的步骤S100细化后的另一示意图；
图11为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第二种控制策略的步骤示意图；
图12为本发明实施例的三电平DC/DC电路控制系统的第二种控制策略的步骤S220细化后的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明实施例提供一种三电平DC/DC电路控制系统，包括电压控制单元101、电流环控制单元102、母线电压差环控制单元103、占空比分配单元104和三电平DC/DC电路；
所述三电平DC/DC电路包括由至少两个开关管组成的开关管组；
所述电压控制单元101用于比较电压指令和电压反馈，获得电压比较信息，将所述电压比较信息输出到电流环控制单元102；
所述电流环控制单元102用于比较电流指令和电流反馈，获得占空比和指令，其中，所述占空比和指令用于调整所述开关管组的占空比和；
所述占空比分配单元104与所述电流环控制单元102的输出端相连，所述占空比分配单元104的输入端与所述母线电压差环控制单元103输出端相连，用于基于所述占空比和指令和所述占空比差指令控制所述开关管组的占空比；
通过所述母线电压差环控制单元103获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制。
三电平DC/DC的控制如图1所示，包括电压控制单元101、电流环控制单元102、占空比分配单元104。电压控制单元101包括MPPT模块，即最大功率跟踪模块，通过DC/DC电路中的开关管器件
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 429684DEST_PATH_IMAGE002
之间的占空比和
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，以控制PV侧电压，实现最大功率跟踪；两个开关管器件的占空比差
Figure 877983DEST_PATH_IMAGE004
可以控制母线侧上下电容（
Figure DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 188878DEST_PATH_IMAGE006
）均压，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示开关管
Figure 115246DEST_PATH_IMAGE001
的占空比，
Figure 195198DEST_PATH_IMAGE008
表示开关管
Figure 283239DEST_PATH_IMAGE002
的占空比。母线侧上下电容均压对三电平系统的运行具有重要意义，母线电容电压不均会加大输出波形谐波，严重不均时，会造成器件过压，损坏器件，进而影响系统安全。
如图1所示，在一实施例中，将电流环控制单元102的输入端与PV模块的输出端连接，通过电流感应的方式采集PV模块输出端产生的感应电流作为PV模块的输出电流
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
可选地，通过电流传感器获取PV模块的输出端的电流。
为便于理解，本发明实施例提出的三电平DC/DC电路控制系统以光伏场景为例。
可选地，在其他涉及三电平DC/DC电路的系统中，同样可以使用本发明所提出的三电平DC/DC电路控制系统实现对母线的均压控制，其中，其他场景包括但不限于储能、燃料电池等领域。
在一实施例中，电压控制单元101的输入端与PV模块的输出端电连接，根据PV模块的输出电压
Figure 81431DEST_PATH_IMAGE010
调整开关管组的占空比；电流环控制单元102的输入端与PV模块的输出端电连接，根据PV模块的输出电流
Figure 47375DEST_PATH_IMAGE009
调整开关管组的占空比。
三电平DC/DC电路分为电流连续状态（CCM）和电流断续状态（DCM），当负载较轻或者光照不足时，系统可能会运行于DCM状态下，电容均压情况与CCM状态有所不同，不当的控制策略会造成母线均压无法完成，从而影响系统的运行。
首先，根据PV模块的输出电压
Figure 981833DEST_PATH_IMAGE010
和输出侧母线电压
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，定义电路占空比
Figure 506355DEST_PATH_IMAGE012
，根据电路占空比大小和电流状态，将系统分为四种状态：
1）
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，系统处于CCM模式时，如图3所示，根据电路运行情况，将一个开关周期分为四段，可分为
Figure 791843DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 60014DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure DEST_PATH_IMAGE017
四个区间。假设
Figure 114557DEST_PATH_IMAGE018
为电流
Figure DEST_PATH_IMAGE019
在一个开关周期的平均值。上母线
Figure 75560DEST_PATH_IMAGE020
进行充电的区间为后三个区间；下母线
Figure DEST_PATH_IMAGE021
进行充电的区间为第一、第二和第四个区间。根据一个开关周期的充电时间，
Figure 848344DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 389047DEST_PATH_IMAGE021
的近似表达式如下所示：
Figure 298097DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
由上式可知，当
Figure 657097DEST_PATH_IMAGE020
偏大时，
Figure 651598DEST_PATH_IMAGE021
偏小，需要增加
Figure 995992DEST_PATH_IMAGE024
，减小
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；相应地，如果
Figure 25128DEST_PATH_IMAGE021
偏大，
Figure 62354DEST_PATH_IMAGE020
偏小，需要增加
Figure 278572DEST_PATH_IMAGE025
，减小
Figure 161077DEST_PATH_IMAGE024
。
2）
Figure 779140DEST_PATH_IMAGE026
，系统处于CCM模式时，如图4所示，根据电路运行情况，将一个开关周期分为四段，可分为
Figure DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 252847DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure 487519DEST_PATH_IMAGE030
四个区间。假设
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为电流
Figure 173715DEST_PATH_IMAGE019
在一个开关周期的平均值。上母线
Figure 911864DEST_PATH_IMAGE020
进行充电的区间为第四个区间；下母线
Figure 792358DEST_PATH_IMAGE021
进行充电的区间为第二个区间。根据一个开关周期的充电时间，
Figure 983168DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 473055DEST_PATH_IMAGE021
的近似表达式如下所示：
Figure 800131DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 350061DEST_PATH_IMAGE023
，
由上式可知，当
Figure 293746DEST_PATH_IMAGE020
偏大时，
Figure 587324DEST_PATH_IMAGE021
偏小，需要增加
Figure 34486DEST_PATH_IMAGE024
，减小
Figure 489738DEST_PATH_IMAGE025
；相应地，如果
Figure 655140DEST_PATH_IMAGE021
偏大，
Figure 486830DEST_PATH_IMAGE020
偏小，需要增加
Figure 54078DEST_PATH_IMAGE025
，减小
Figure 414652DEST_PATH_IMAGE024
。
3）
Figure 67350DEST_PATH_IMAGE032
，系统处于DCM模式时，如图5所示，根据电路运行情况，将一个开关周期分为四段，可分为
Figure DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 968310DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 888599DEST_PATH_IMAGE036
四个区间。上母线
Figure 951233DEST_PATH_IMAGE020
进行充电的区间为后三个区间；下母线
Figure 825648DEST_PATH_IMAGE021
进行充电的区间为第一、第二和第四区间。因为电流断续，区间
Figure 264720DEST_PATH_IMAGE034
和区间
Figure 540981DEST_PATH_IMAGE036
电流放到零，假设放出来的电量分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 40095DEST_PATH_IMAGE038
，根据一个开关周期的充电时间，
Figure 401806DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 378989DEST_PATH_IMAGE021
的近似表达式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 775336DEST_PATH_IMAGE040
，
由上式可知，当
Figure 179772DEST_PATH_IMAGE020
偏大时，
Figure 28780DEST_PATH_IMAGE021
偏小，需要增加
Figure 544075DEST_PATH_IMAGE024
，减小
Figure 794927DEST_PATH_IMAGE025
；相应地，如果
Figure 871730DEST_PATH_IMAGE021
偏大，
Figure 208033DEST_PATH_IMAGE020
偏小，需要增加
Figure 527019DEST_PATH_IMAGE025
，减小
Figure 632379DEST_PATH_IMAGE024
。
4）
Figure 378618DEST_PATH_IMAGE026
，系统处于DCM模式时，如图6所示，根据电路运行情况，将一个开关周期分为四段，可分为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 202217DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 324894DEST_PATH_IMAGE029
和
Figure 284760DEST_PATH_IMAGE030
四个区间。上母线
Figure 201900DEST_PATH_IMAGE020
进行充电的区间为第四区间；下母线
Figure 512796DEST_PATH_IMAGE021
进行充电的区间为第二区间，因为电流断续，区间
Figure 908005DEST_PATH_IMAGE042
和区间
Figure 722377DEST_PATH_IMAGE030
把电流放到零，假设放出来的电量分别为
Figure 75998DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 608611DEST_PATH_IMAGE038
，此时
Figure 73090DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 741969DEST_PATH_IMAGE038
正比于对应的峰值电流
Figure DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 36465DEST_PATH_IMAGE044
，而这两个峰值电流区间前一区间的充磁时间，对应的时间分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 321953DEST_PATH_IMAGE046
，根据一个开关周期的充电时间，
Figure 324544DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 113508DEST_PATH_IMAGE021
的近似表达式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure 74511DEST_PATH_IMAGE048
，
将上面四种模式，进行总结如下表所示：
电压不均衡情况 相应占空比动作 电压不均衡情况 相应占空比动作
D应占空比，CCM Vdc1>Vdc2 增加d1，减小d2 Vdc1<Vdc2 增加d2，减小d1
D>0.5，CCM Vdc1>Vdc2 增加d1，减小d2 Vdc1<Vdc2 增加d2，减小d1
D1小1<，DCM Vdc1>Vdc2 增加d1，减小d2 Vdc1<Vdc2 增加d2，减小d1
D>0.5，DCM Vdc1>Vdc2 减小d1，增加d2 Vdc1<Vdc2 减小d2，增加d1
由表可知，当D>0.5且系统处于DCM状态下，均压的占空比作用方向跟其他三种模式是不同的。所以，如果按照一样的动作方式，在当D>0.5系统处于DCM状态时，会无法均压，导致上下电容的电压更加不均衡。所以，需要单独解决系统处于DCM状态时的均压问题。
可选地，如图1和图2所示，所述三电平DC/DC电路控制系统还包括母线电压差环控制单元103，所述母线电压差环控制单元103还包括通路选择模块901，当所述通路选择模块901的开关置于第一开关位时，控制所述开关管组进行第一均压控制策略；
当所述通路选择模块901的开关置于第二开关位时，控制所述开关管组进行第二均压控制策略。
在一实施例中，第一均压控制策略包括系统在CCM状态下，电压控制单元101、电流环控制单元102、母线电压差环控制单元103和占空比分配单元104对开关管组的分配策略，其为常规分配策略，即为上表所示的第1、第2和第3种开关管占空比分配方法。
具体地，如图2所示，在一实施例中第一开关位即为通路选择模块901中的“1”点位，在通路选择模块901的开关置于第一开关位，即置于“1”开关时，由电压控制单元101、电流环控制单元102、通路选择模块901所在的母线电压差环控制单元103以及占空比分配单元104使用常规分配策略共同确定开关管组的占空比。
当通路选择模块901的开关置于第二开关位时，控制所述开关管组进行第二均压控制策略。具体地，在系统处于DCM状态下，并需要对其进行不同的均压控制时，控制通路选择模块901的开关置于第二开关位，配合电压控制单元101、电流环控制单元102以及占空比分配单元104共同进行第二均压控制策略，针对DCM状态下进行特殊的占空比分配，帮助母线上下电容进行均压。
在另一实施例中，当通路选择模块901置于第二开关位即置于图中第“2”点位时，配合电压控制单元101、电流环控制单元102以及占空比分配单元104共同进行第二均压控制策略。
可选地，如图7所示，所述通过所述母线电压差环控制单元103获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
步骤S100，判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件，其中，所述第一预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；
步骤S110，若不满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块901的开关置于第一开关位，所述母线电压差环控制单元103输出第一差环占空比，通过所述占空比分配单元104控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
可选地，在所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件之后，还包括：
若满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块901的开关置于第二开关位，其中，在所述第二均压控制策略中，所述母线电压差环控制单元103输出与所述第一差环占空比方向相反的第二差环占空比，通过所述占空比分配单元104控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
在一实施例中，先判断三电平DC/DC电路控制系统是否处于DCM状态。若三电平DC/DC电路控制系统处于CCM状态，则通过常规分配策略分配开关管组的占空比；在确定三电平DC/DC电路控制系统处于DCM状态后，通过专为DCM状态设计的特殊分配策略进行分配。
具体地，判断三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件，当开关管组的占空比大于0.5且处于电流断续状态时，表示需要通过特殊的第二均压控制策略控制开关管组的占空比差，以对母线进行均压控制。当电路中的开关管组的占空比小于或等于0.5或不处于电流断续状态时，不需要第二均压控制策略对母线进行均压控制，此时控制通路选择模块901的开关置于第一开关位，通过常规分配策略分配开关管组的占空比。
可选地，如图8所示，所述判断三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件包括：
步骤S101，确定采样延时；
步骤S102，基于所述采样延时提前对峰值电流进行采样，其中，所述峰值电流为所述三电平DC/DC电路的峰值电流；
步骤S103，判断所述峰值电流下降到零的时间是否小于预设时间；
步骤S104，若是，则所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；
步骤S105，若否，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流连续状态。
峰值电流为三电平DC/DC侧电感电流。
在一实施例中，根据三电平DC/DC电路中输入输出的电压判断占空比D，可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，
其中，
Figure 581716DEST_PATH_IMAGE050
表示PV模块的输出电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
表示输出侧母线电压。
如图9所示，判断三电平DC/DC电路控制系统的电流是否连续，可以根据峰值电流和占空比来判断，在一实施例中，采样获得峰值电流
Figure 653577DEST_PATH_IMAGE052
，由于采样电流时具有采样延时，故在采样时加入采样延时
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，则采样时间可提前至
Figure 828206DEST_PATH_IMAGE054
，得到峰值电流
Figure 428952DEST_PATH_IMAGE052
，则接下来电流的下降斜率为
Figure DEST_PATH_IMAGE055
，获得电流下降到零的预设时间为
Figure 423453DEST_PATH_IMAGE056
。判断峰值电流下降到零的时间与预设时间的关系，若下降时间小于预设时间
Figure 269311DEST_PATH_IMAGE056
，则可以确定系统当前的状态为断续状态，若下降时间大于或等于预设时间
Figure 32868DEST_PATH_IMAGE056
，则可以确定系统当前的状态为连续状态。在判断占空比大于0.5且系统处于断续状态后，控制通路选择模块901的开关置于第二开关位，并配合控制单元进行第二均压控制策略。
可选地，如图10所示，所述判断三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件还包括：
步骤S106，采集所述三电平DC/DC电路的电感电流并对所述电感电流进行滤波，获得电流平均值；
步骤S107，根据当前所述开关管组的运行情况，计算电流临界值，其中，所述运行情况包括占空比和输入输出电压，所述电流临界值包括所述三电平DC/DC电路在所述电流连续状态下的最小平均感应电流；
步骤S108，判断所述电流平均值是否小于所述电流临界值；
步骤S109，若小于，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流断续状态。
在另一实施例中，通过电路中的平均电流判断三电平DC/DC电路是否处于电流断续状态，具体地，对三电平DC/DC电路中的电感电流进行滤波，滤除开关波纹后，对其进行采集，计算获得电感电流平均值，可以根据占空比与PV模块的输出电压与输出侧母线电压计算临界电流平均值，若平均电流小于计算出的临界电流平均值，判断三电平DC/DC电路处于断续状态，若平均电流大于或等于临界电流平均值，则判断三电平DC/DC电路处于连续状态。
可选地，如图11所示，所述通过所述母线电压差环控制单元103获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制还包括：
步骤S200，判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件，其中，所述第二预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路中的电流小于预设电流；
步骤S210，当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块901的开关置于第一开关位；
步骤S220，当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块901的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略。
在一些实施例，使用步骤S110-S120的方法不能准确判断三电平DC/DC电路是否处于DCM状态，故本发明还提供一种控制策略，不需要判断三电平DC/DC电路是否处于DCM状态，实现对两种占空比控制策略的智能切换。
具体地，首先判断三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件，其中，需要同时满足占空比大于0.5且三电平DC/DC电路中的电流小于预设电流。
在一实施例中，预设电流可以表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，需要注意的是，
Figure 70094DEST_PATH_IMAGE057
的具体数值可以根据不同的三电平DC/DC电路或不同的使用场景设定。表示当前的电流值很小即可，当电流小于预设电流时，表示当前的电流较小，系统有可能进入了DCM状态，此时可以启动智能切换模式进一步判断系统是否处于DCM状态。
当三电平DC/DC电路不满足第二预设条件时，表示此时开关管组的占空比较小，且电流数值比较理想，大概率不处于DCM状态，故控制通路选择模块901置于第一开关位，进行常规策略控制。
可选地，如图12所示，所述当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块901的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略包括：
步骤S221，将所述通路选择模块901的开关置于第二开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第二变化值；
步骤S222，将所述通路选择模块901的开关置于第一开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第一变化值；
步骤S223，判断所述第一变化值和所述第二变化值之间的数量关系；
步骤S224，若所述第一变化值小于所述第二变化值，则将所述通路选择模块901的开关置于第一开关位，并持续第一预设周期；
步骤S225，若所述第一变化值大于或等于所述第二变化值，则将所述通路选择模块901的开关置于第二开关位，并持续所述第一预设周期。
当确定需要进行智能切换后，控制母线电压差环控制单元103中的通路选择模块901置于第二开关位，并判断母线电压压差是否超过门限
Figure 551891DEST_PATH_IMAGE058
，如果超过了门限
Figure 699975DEST_PATH_IMAGE058
，证明此时需要对母线进行均压控制，则首先将通路置于第一开关位，并作用至少四个开关周期，记录第一变化值
Figure DEST_PATH_IMAGE059
；然后将通路置于第二开关位，并作用至少四个开关周期，记录第二变化值
Figure 583618DEST_PATH_IMAGE060
。
根据系统运行情况，允许的电压压差偏移值确定门限
Figure 791745DEST_PATH_IMAGE058
判断第一变化值
Figure 495259DEST_PATH_IMAGE059
和第二变化值
Figure 181455DEST_PATH_IMAGE060
之间的关系，若第一变化值
Figure 919604DEST_PATH_IMAGE059
小于第二变化值
Figure 33054DEST_PATH_IMAGE060
，则表示通路选择模块901置于第一开关位时的占空比控制策略比较适合当前的状态，故将通路选择模块901置于第一开关位并持续第一预设周期；若第一变化值
Figure 223864DEST_PATH_IMAGE059
大于第二变化值
Figure 448172DEST_PATH_IMAGE060
，则表示通路选择模块901置于第二开关位时做的占空比控制策略适合当前的电路状态，故将通路选择模块901置于第二开关位，并持续第一预设周期。
在一实施例中，也可以先进行步骤S222再进行步骤S221，其先后顺序不影响智能切换方法的判断结果。
可选地，在步骤S221和步骤S222中将所述通路选择模块901的开关置于第一开关位或2并持续4-10周期，优选地，可以为5个开关周期。
当持续周期过少时，第一、第二电压变化值不能完全反应通路选择模块901的选择结果；当持续周期过多时，判断时间过长影响判断效率。
可选地，第一预设周期为100个开关周期。
可选地，在所述步骤S224或所述步骤S225之后，还包括：
返回所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件的步骤。
在一实施例中，控制通路选择模块901置于第一开关位或置于第二开关位并持续第一预设周期后，返回步骤S200，重新判断当前开关管组的占空比以及电流连续情况，进而再次判断是否需要切换通路选择模块901的开关。
可选地，所述通过所述母线电压差环控制单元103获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
对所述电压控制单元中的最大功率跟踪模块的输出电压进行限幅，限制所述输出电压的最小值，其中，所述最小值为母线输出电压的一半。
在一些实施例中，需要保证三电平DC/DC电路控制系统的稳定性，为了杜绝电路出现DCM状态，直接限制输入PV侧工作电压的范围，将占空比始终控制在小于0.5的范围内，即在电压控制单元101的MPPT输出端设置电压下限，下限值为输出母线的一半，在PV模块的输出端电压低于下限门槛时，恒电压控制，可杜绝占空比大于0.5的情况。
本发明又一实施例提供的一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行该计算机程序时，实现如上所述的控制方法。
现将描述可以作为本发明的服务器或客户端的电子设备，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
电子设备包括计算单元，其可以根据存储在只读存储器（ROM）中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器（RAM）中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可存储设备操作所需的各种程序和数据。计算单元、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出（I/O）接口也连接至总线。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，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单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，包括电压控制单元、电流环控制单元、母线电压差环控制单元、占空比分配单元和三电平DC/DC电路；
所述三电平DC/DC电路包括由至少两个开关管组成的开关管组；
所述电压控制单元用于比较电压指令和电压反馈，获得电压比较信息，将所述电压比较信息输出到电流环控制单元；
所述电流环控制单元用于比较电流指令和电流反馈，获得占空比和指令，其中，所述占空比和指令用于调整所述开关管组的占空比和；
通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制；
所述占空比分配单元的输入端与所述电流环控制单元的输出端相连，所述占空比分配单元的输入端与所述母线电压差环控制单元输出端相连，用于基于所述占空比和指令和所述占空比差指令控制所述开关管组的占空比。
2.根据权利要求1所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述母线电压差环控制单元还包括通路选择模块，当所述通路选择模块的开关置于第一开关位时，控制所述开关管组进行第一均压控制策略；
当所述通路选择模块的开关置于第二开关位时，控制所述开关管组进行第二均压控制策略。
3.根据权利要求2所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件，其中，所述第一预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；
若不满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块的开关置于第一开关位，所述母线电压差环控制单元输出第一差环占空比，通过所述占空比分配单元控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
4.根据权利要求3所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，在所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件之后，还包括：
若满足所述第一预设条件，则控制所述通路选择模块的开关置于第二开关位，其中，在所述第二均压控制策略中，所述母线电压差环控制单元输出与所述第一差环占空比方向相反的第二差环占空比，通过所述占空比分配单元控制所述开关管组的占空比差，以对所述母线进行均压控制。
5.根据权利要求3或4所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件包括：
确定采样延时；
基于所述采样延时提前对峰值电流进行采样，其中，所述峰值电流为所述三电平DC/DC电路的峰值电流；
判断所述峰值电流下降到零的时间是否小于预设时间；
若是，则所述三电平DC/DC电路处于电流断续状态；
若否，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流连续状态。
6.根据权利要求3或4所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第一预设条件还包括：
采集所述三电平DC/DC电路的电感电流并对所述电感电流进行滤波，获得电流平均值；
根据当前所述开关管组的运行情况，计算电流临界值，其中，所述运行情况包括占空比和输入输出电压，所述电流临界值包括所述三电平DC/DC电路在所述电流连续状态下的最小平均感应电流；
判断所述电流平均值是否小于所述电流临界值；
若小于，则所述三电平DC/DC电路处于所述电流断续状态。
7.根据权利要求2所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制还包括：
判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件，其中，所述第二预设条件包括占空比大于0.5且所述三电平DC/DC电路中的电流小于预设电流；
当所述三电平DC/DC电路不满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第一开关位；
当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略。
8.根据权利要求7所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述当所述三电平DC/DC电路满足所述第二预设条件时，所述通路选择模块的开关置于第二开关位，执行所述第二均压控制策略包括：
将所述通路选择模块的开关置于第二开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第二变化值；
将所述通路选择模块的开关置于第一开关位并持续至少四个周期，记录所述三电平DC/DC电路中母线的电压压差变化值，记为第一变化值；
判断所述第一变化值和所述第二变化值之间的数量关系；
若所述第一变化值小于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第一开关位，并持续第一预设周期；
若所述第一变化值大于或等于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第二开关位，并持续所述第一预设周期。
9.根据权利要求7所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，在所述若所述第一变化值小于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第一开关位，并持续第一预设周期或所述若所述第一变化值大于或等于所述第二变化值，则将所述通路选择模块的开关置于第二开关位，并持续所述第一预设周期之后，还包括：
返回所述判断所述三电平DC/DC电路是否满足第二预设条件的步骤。
10.根据权利要求1所述的三电平DC/DC电路控制系统，其特征在于，所述通过所述母线电压差环控制单元获得开关管组的占空比差指令，所述占空比差指令用于确定所述开关管组中各个开关管的占空比差，以对母线进行均压控制包括：
对所述电压控制单元中的最大功率跟踪模块的输出电压进行限幅，限制所述输出电压的最小值，其中，所述最小值为母线输出电压的一半。
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