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龍圖騰網(wǎng)獲悉東北林業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120033993B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202510102624.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：H02M3/07；該發(fā)明授權(quán)一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法是由韋堅(jiān);郭智超;劉晨;趙曉坤;王偉男;鄂鵬;張佳薇設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-01-22向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法，所述方法基于功率放大器拓?fù)涞臄?shù)學(xué)模型，分析其工作狀態(tài)、功率放大器的多電平電壓和電感電流特性，研究梯形濾波電感電流的參數(shù)特征。根據(jù)軟開(kāi)關(guān)十個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換機(jī)制，基于電流循環(huán)傳導(dǎo)路徑和梯形濾波等效平均電流誤差最小的約束條件對(duì)梯形濾波電感電流的六個(gè)關(guān)鍵時(shí)間域進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。考慮飛跨電容的初值情況，載波移相調(diào)制滿足了初始電壓平衡條件，結(jié)合動(dòng)態(tài)重構(gòu)的梯形濾波電流，實(shí)現(xiàn)了全運(yùn)行范圍內(nèi)多開(kāi)關(guān)周期飛跨電容電壓的穩(wěn)定。閉環(huán)仿真結(jié)果表明，本發(fā)明提出的控制策略能夠有效控制電容電壓平衡，并實(shí)現(xiàn)高精度電流輸出。

本發(fā)明授權(quán)一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器的電容電壓主動(dòng)平衡控制方法，其特征在于所述方法包括如下步驟： 步驟1、梯形濾波電流的數(shù)學(xué)模型建立： 梯形濾波電流在單個(gè)周期內(nèi)，有兩個(gè)瞬間選擇飛跨電容充電或放電，為了確保梯形濾波形狀的可行性，結(jié)合軟開(kāi)關(guān)的諧振模態(tài)及換路特性進(jìn)行最優(yōu)化分配，得到梯形濾波電流iLf的斜率方程為： 其中，α為[t0，t1]、[t9，t10]時(shí)間段梯形濾波電流iLf的斜率；β為[t4，t6]時(shí)間段梯形濾波電流iLf的斜率；γ為[t2，t3]、[t7，t8]時(shí)間段梯形濾波電流iLf的斜率；對(duì)于階段α和階段β，選擇最高電平Vdc和最低電平-Vdc作為所需分配電平，而對(duì)于梯形濾波電流中間階段部分γ對(duì)應(yīng)的電平等級(jí)，所選電平利用輸出電壓uout來(lái)決定，選擇與輸出電壓uout最接近的電平級(jí)；up代表交流側(cè)結(jié)點(diǎn)電壓；Lf代表濾波電感的電感值； 在飛跨電容七電平軟開(kāi)關(guān)功率放大器拓?fù)渲?，以Cr1、Cr2、Cr3、Cr4、Cr5、Cr6、Cr7、Cr8、Cr9、Cr10、Cr11和Cr12作為濾波電流的諧振元件，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)過(guò)程；以飛跨電容平衡為依據(jù)，建立梯形濾波電流的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型； 步驟2、通過(guò)計(jì)算得出重構(gòu)梯形濾波電流在單個(gè)周期下的完整描述，使得電容在單個(gè)周期充放電荷達(dá)到平衡； 步驟3、基于飛跨電容電壓平衡的閉環(huán)控制策略設(shè)計(jì)： 步驟3.1、在系統(tǒng)最開(kāi)始運(yùn)算時(shí)，飛跨電容采用短暫的移相調(diào)制環(huán)節(jié)，當(dāng)飛跨電容的電壓完成預(yù)充電后迅速切換到梯形濾波電流控制，并進(jìn)入工作狀態(tài)； 步驟3.2、飛跨電容多電平功率放大器依靠移相載波脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)飛跨電容的預(yù)充電，飛跨電容的開(kāi)關(guān)函數(shù)為： iqx＝Sn-Sn+1iLf 其中，iqx代表流過(guò)飛跨電容Cqx的電流值；Sn和Sn+1代表相鄰的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管；在一個(gè)調(diào)制周期內(nèi)，為了維持飛跨電容的電壓保持恒定，飛跨電容滿足安秒平衡原理： 其中，代表流過(guò)飛跨電容Cqx的電流平均值； 對(duì)上式做開(kāi)關(guān)周期平均化處理，得到飛跨電容Cqx在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的電壓變化量： 其中，Dn和Dn+1分別表示開(kāi)關(guān)管Sn和Sn+1的占空比；Ts表示開(kāi)關(guān)周期；代表濾波電感電流的平均值； 步驟3.3、為了保證輸出電流質(zhì)量，初始均壓完成后，采用梯形濾波電流控制方式，通過(guò)控制梯形濾波電感電流，使飛跨電容在單個(gè)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電平衡，同時(shí)，通過(guò)時(shí)間分配原則合理保證各個(gè)工作狀態(tài)的正確進(jìn)行和梯形濾波電感電流的連續(xù)性； 步驟3.4、在重構(gòu)梯形濾波電流時(shí)，為了維持電壓平衡，導(dǎo)致電流等效值發(fā)生變化，為了保證輸出電流持續(xù)跟蹤給定電流信號(hào)，需要在控制回路中將變化值補(bǔ)償回去，補(bǔ)償電流ibas的大小為： 當(dāng)?shù)刃щ娏髌骄礽ave0時(shí)，ibas0，iave0時(shí)，ibas0，需要在控制系統(tǒng)中利用負(fù)反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)電流的補(bǔ)償。

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