本發(fā)明涉及一種電壓平衡控制裝置，特別涉及一種飛跨電容的電壓平衡控制裝置與電壓平衡控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，對大功率變流裝置的需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。其中，多電平變換電路因具有降低開關(guān)元件電壓應(yīng)力的顯著特點，得以快速發(fā)展并較多地應(yīng)用在高壓大功率領(lǐng)域。多電平變換電路的優(yōu)點還體現(xiàn)在濾波電感電壓的高頻化和低電壓，使濾波電感得以小型化并減小損耗。此外，多電平變換電路還具有電壓(dv/dt)變化率低，和共模電壓波動小等優(yōu)點。

目前多電平變換電路應(yīng)用主要有三種結(jié)構(gòu)分別為：二極管鉗位型、級聯(lián)型和飛跨電容型。其中，二極管鉗位型多電平變換電路具有直流母線側(cè)的各電容的電壓均壓困難和電壓應(yīng)力不均勻等缺點。級聯(lián)型多電平變換電路則具有需要多個不共地的獨立直流電源的缺點。而飛跨電容型的多電平變換電路與前兩種相比，由于其電路簡單、元件數(shù)量少，并有大量的冗余開關(guān)狀態(tài)，故具有更容易向多電平發(fā)展的優(yōu)良特點。

然對于飛跨電容的多電平變換電路而言，飛跨電容的電壓平衡是一個必須予以解決的關(guān)鍵點。請參閱圖1，是為傳統(tǒng)飛跨電容型的多電平變換電路的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，一般而言，飛跨電容多電平變換電路包含多個飛跨電容、從一直流正極依次串接到一直流負極的偶數(shù)個開關(guān)和與偶數(shù)個開關(guān)所串接的中間點連接的一濾波電感，每一飛跨電容的兩端是分別跨接至串接中間點兩側(cè)的對應(yīng)相鄰兩個開關(guān)的連接點。因而，傳統(tǒng)的飛跨電容p+1電平變換電路可視為由p個基本單元b和濾波電感所組成(例如圖1所示，是由四個基本單元b和濾波電感l(wèi)f組成五電平變換電路)，其中，每一基本單元b包含由一個飛跨電容所構(gòu)成的輸入端和由兩個開關(guān)所構(gòu)成的輸出端(例如由飛跨電容c1與開關(guān)q1、開關(guān)q1b所組成的基本單元、由飛 跨電容c2與開關(guān)q2、開關(guān)q2b所組成的基本單元、由飛跨電容c3與開關(guān)q3、開關(guān)q3b所組成的基本單元，及由飛跨電容c4與開關(guān)q4、開關(guān)q4b所組成的基本單元)。最遠離濾波電感的基本單元b的輸入端(電壓輸入端/高壓側(cè))是與高電壓直流母線電連接而接收輸入電壓v1，而其輸出端連接至下一個基本單元b的輸入端，其后的基本單元b的輸入端均依次連接到上一個基本單元b的輸出端，各基本單元b以此方式完成前后級聯(lián)。其中，相互級聯(lián)的每一基本單元b的飛跨電容是并聯(lián)連接于各自的基本單元b的輸入端，并與上下兩個互補導(dǎo)通的開關(guān)的一端連接，兩個開關(guān)的另一端連接至下一個基本單元b的輸入端，而最后一個基本單元b的輸出端則與濾波電感l(wèi)f的一端連接。每一基本單元b通過各自開關(guān)的切換作動而在各自的輸出端(相對于高壓側(cè)的中點或正負端的電壓輸出端)獲得多個直流電平，并通過濾波電感l(wèi)f、濾波電容cf進行低通濾波而輸出輸出電壓v2至低壓側(cè)。

飛跨電容的電壓平衡控制方式，就是通過對飛跨電容進行充放電控制，使飛跨電容的電壓保持為期望的電壓值。其中，由p個基本單元b所組成的p+1電平變換電路，從低壓的濾波電感側(cè)到高壓的直流輸入側(cè)，其為m級基本單元的飛跨電容的期望電壓為(v1*m)/p(如圖1所示的五電平變換電路，從低壓的濾波電感側(cè)到高壓的直流輸入側(cè)，其四級飛跨電容的期望電壓分別為(v1*1)/4、(v1*2)/4、(v1*3)/4及(v1*4)/4，且當(dāng)m＝p時，其飛跨電容也就是高電壓直流母線側(cè)的輸入端電容，亦即第四級的飛跨電容就是高電壓直流母線側(cè)輸入端電容)。由于每一基本單元b的上下兩個開關(guān)系互補工作，因而各開關(guān)承受的電壓為本級飛跨電容電壓與下一級飛跨電壓的差值，期望值是v1/4。通常，通過調(diào)節(jié)開關(guān)相位和占空比來輸出多個直流電平以控制低壓側(cè)濾波電感電流或電壓，實現(xiàn)功率變換和調(diào)節(jié)。

請參閱圖2，圖2是為圖1所示的其中一個飛跨電容與相鄰兩個串聯(lián)開關(guān)相連接時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，飛跨電容c1分別和相鄰的兩個串聯(lián)開關(guān)q1和q2連接，以及分別與與開關(guān)q1和q2互補通斷的開關(guān)q1b和q2b連接，且飛跨電容c1的充放電可通過與其相鄰的兩個開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷來控制。正常運行時，由于各個基本單元b與濾波電感l(wèi)f串聯(lián)連接并且上下開關(guān)互補工作，因此各開關(guān)導(dǎo)通電流等于濾波電感電流。在一個開關(guān)周 期t內(nèi)，定義開關(guān)q2與q1的正向?qū)ǚ较驗殡姼须娏鞯恼较?，并假定濾波電感l(wèi)f的濾波電感電流il穩(wěn)定，飛跨電容c1的電壓vc1的變化量δv1與相鄰兩個串聯(lián)開關(guān)q1、q2的占空比信號d1、d2有如下關(guān)系：

δv1＝+il×ts×(d2-d1)/c1，(當(dāng)il>0時)

δv1＝-il×ts×(d2-d1)/c1，(當(dāng)il<0時)

而上述兩式實際上亦可由下述式子表示：

d2-d1＝sign×(c1/il×ts)×δv1，sign＝+1(當(dāng)il>0時)

，sign＝-1(當(dāng)il<0時)

上式表明，通過相鄰兩個串聯(lián)開關(guān)q1、q2的占空比信號差(δd＝d2-d1)調(diào)節(jié)是實現(xiàn)飛跨電容的電壓平衡控制的基本途徑。用于實現(xiàn)飛跨電容電壓平衡控制的占空比信號差δd調(diào)節(jié)不僅與飛跨電容c1的期望的電壓變化量δv1相關(guān)，而且δd調(diào)節(jié)方向與電流方向sign(濾波電感電流il的正負)相關(guān)聯(lián)。

上式中，濾波電感電流il的方向(il的正負)決定了占空比信號差δd調(diào)節(jié)的方向，要實現(xiàn)飛跨電容電壓的平衡控制，控制系統(tǒng)必須要獲知濾波電感電流il的方向sign。因此，濾波電感電流方向是決定飛跨電容充放電并維持電容電壓平衡的至關(guān)重要的因素。

然而，在交流/直流變換電路中的交流電流過零點附近，或雙向交直流功率變換電路輕載運行時，由于高頻開關(guān)引起的電流紋波是造成電流方向反復(fù)切換，以及由測量元件、測量電路和數(shù)字采樣等環(huán)節(jié)引入的誤差，極易使控制系統(tǒng)對電流方向產(chǎn)生誤判，從而使飛跨電容的電容電壓平衡控制難以實現(xiàn)。這一問題已經(jīng)成為制約飛跨電容多電平變換電路實際應(yīng)用的主要因素。

有鑒于此，如何發(fā)展一種可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺失的飛跨電容的電壓平衡控制裝置與電壓平衡控制方法，實為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域者目前所迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種飛跨電容的電壓平衡控制裝置與電壓平衡控制方法，俾解決現(xiàn)有技術(shù)所面臨的飛跨電容的多電平變換電路內(nèi)的電流方向容易產(chǎn)生誤判，導(dǎo)致飛跨電容的電壓平衡控制難以實現(xiàn)的問題。

為達上述目的，本發(fā)明的一較佳實施方式為提供一種飛跨電容的電壓平衡控制裝置，適用于飛跨電容多電平變換電路，其中飛跨電容多電平變換電路包含多個飛跨電容、從直流正極依次串接到直流負極的偶數(shù)個開關(guān)和與偶數(shù)個開關(guān)所串接的中間點連接的濾波電感，每一飛跨電容的兩端是分別跨接至串接中間點兩側(cè)的對應(yīng)相鄰兩個開關(guān)的連接點，且多個開關(guān)系以相同的開關(guān)周期運作，電壓平衡控制裝置包含：控制信號處理單元，是對應(yīng)多個開關(guān)的個數(shù)而生成多個控制信號，以分別控制多個開關(guān)的切換；電壓電流檢測單元，用以檢測多個飛跨電容所對應(yīng)的多個電壓值而輸出第一檢測結(jié)果，并檢測飛跨電容多電平變換電路的狀態(tài)而輸出第二檢測結(jié)果；電容電壓平衡控制單元，是接收第一檢測結(jié)果，用以將第一檢測結(jié)果所反映的每一電壓值與對應(yīng)的飛跨電容的期望電壓值作比較而產(chǎn)生多個比較結(jié)果，并將每一比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的第一占空比差值；電流方向預(yù)估單元，是從第一檢測結(jié)果獲得任一所選飛跨電容的電壓值，并接收反饋信號，藉以于每一調(diào)節(jié)周期時計算出電流方向調(diào)節(jié)信號，其中反饋信號是與所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)所分別對應(yīng)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性，且其中調(diào)節(jié)周期為開關(guān)周期的整數(shù)倍；以及運算單元，是將電流方向調(diào)節(jié)信號與多個第一占空比差值作相乘及/或相除運算，而產(chǎn)生對應(yīng)的多個第二占空比差值；其中，控制信號處理單元是接收參考值、第二檢測結(jié)果及多個第二占空比差值而對應(yīng)產(chǎn)生多個控制信號，俾使每一飛跨電容的電壓值維持于對應(yīng)的期望電壓值。

為達上述目的，本發(fā)明的另一較佳實施方式為提供一種飛跨電容的電壓平衡控制方法，適用于飛跨電容多電平變換電路，其中飛跨電容多電平變換電路包含多個飛跨電容、從直流正極依次串接到直流負極的偶數(shù)個開關(guān)和與該偶數(shù)個開關(guān)所串接的中間點連接的一濾波電感，每一飛跨電容的兩端是分別跨接至串接中間點兩側(cè)的對應(yīng)相鄰兩個開關(guān)的連接點，且多個開關(guān)系以相同的開關(guān)周期運作，電壓平衡控制方法包含：(a)依據(jù)多個開 關(guān)的個數(shù)而對應(yīng)生成多個控制信號，以分別控制多個開關(guān)作切換；(b)檢測多個飛跨電容對應(yīng)的多個電壓值而輸出第一檢測結(jié)果，并檢測飛跨電容多電平變換電路的狀態(tài)而輸出第二檢測結(jié)果；(c)將第一檢測結(jié)果所反映的每一電壓值與對應(yīng)的飛跨電容的一期望電壓值作比較而產(chǎn)生多個比較結(jié)果，并將每一比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的第一占空比差值；(d)從第一檢測結(jié)果獲得任一所選飛跨電容的電壓值，并與反饋信號作運算，藉以于每一調(diào)節(jié)周期時計算出電流方向調(diào)節(jié)信號，其中反饋信號是與所選該飛跨電容的相鄰兩個該開關(guān)所分別對應(yīng)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性，且其中調(diào)節(jié)周期為開關(guān)周期的整數(shù)倍；(e)將電流方向調(diào)節(jié)信號與多個第一占空比差值作相乘及/或相除運算，而產(chǎn)生對應(yīng)的多個第二占空比差值；以及(f)利用參考值、第二檢測結(jié)果及多個第二占空比差值而對應(yīng)產(chǎn)生多個占空比信號，進而對應(yīng)調(diào)整多個控制信號，俾使每一飛跨電容的電壓值維持于對應(yīng)的期望電壓值。

附圖說明

圖1是為傳統(tǒng)飛跨電容型的多電平變換電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是為圖1所示的其中一個飛跨電容與相鄰兩個串聯(lián)開關(guān)相連接時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是為本發(fā)明較佳實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是為本發(fā)明另一實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是為本發(fā)明又一實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是為適用于圖3、4、5所示的飛跨電容多電平變換電路的飛跨電容的電壓平衡控制方法的步驟流程圖。

圖7是為飛跨電容三電平雙向直流變換電路與飛跨電容的電壓平衡控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

b：基本單元

v1：輸入電壓

v2：輸出電壓

l、lf：濾波電感

cf：電容

1：飛跨電容多電平變換電路

c1、c2、c3、c4、cm、cp-1：飛跨電容

vc1、vcm、vc(p-1)：電壓值

vc(p-1)*、vc1*：期望電壓值

q1、q2、qm、qm+1、q1b、q2b、q3、q3b、q4、q4b、qmb、qm+1b：開關(guān)

a1、a2：連接點

il：濾波電感電流

1a、1b、1c：電壓平衡控制裝置

2：電壓電流檢測單元

xa：第一檢測結(jié)果

x：第二檢測結(jié)果

xref*：給定值

3a：控制信號處理單元

3：控制信號運算單元

3b：占空比修正單元

4：脈沖驅(qū)動單元

d1、d2、…、dm、dm+1：占空比信號

5a：電容電壓平衡控制單元

5：電壓反饋運算單元

6：電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元

10：運算單元

12：電流方向預(yù)估單元

7：占空比差值運算單元

8：電壓差運算單元

9：符號運算單元

vd：電壓差值

s1：第一運算結(jié)果

sign：電流方向調(diào)節(jié)信號

14：占空比運算單元

s3：第三運算結(jié)果

15：電壓誤差運算單元

s5：第五運算結(jié)果

(a)-(f)：步驟

31：pi調(diào)節(jié)單元

32：占空比加減運算單元

kp：比例調(diào)節(jié)器

d0：初始開關(guān)占空比信號

lf：濾波電感

ev1、evp-1：電壓誤差值

δd10、δd(p-1)0：第一占空比差值

δd1、δdp-1：第二占空比差值

具體實施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作的對其進行說明用，而非用于限制本發(fā)明。

圖3是為本發(fā)明較佳實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實施例的電壓平衡控制裝置1a是適用于飛跨電容多電平變換電路1，其中飛跨電容多電平變換電路1是包含p個基本單元，即包含p個飛跨電容，例如c1…、cm…、cp，及從直流正極依次串接到直流負極的2p個半導(dǎo)體的開關(guān)(如圖所示串聯(lián)接的開關(guān)q1，qm，qp及q1b，qmb，qpb)，其中m的取值范圍為1至p-1(以下所示的m的取值范圍皆代表取值范圍為1至p-1)。每一飛跨電容(例如cm)的兩端是分別與對應(yīng)的相鄰兩個開關(guān)(例如qm+1、qm及qm+1b、qmb)的連接點a1及a2連接，且多個開關(guān)系以相同的開關(guān)周期ts運作。電壓平 衡控制裝置1a是與飛跨電容多電平變換電路1電連接，且包含電壓電流檢測單元2、控制信號處理單元3a、電容電壓平衡控制單元5a、運算單元10以及電流方向預(yù)估單元12。

控制信號處理單元3a是用以當(dāng)飛跨電容多電平變換電路1開始運作時，對應(yīng)多個開關(guān)的個數(shù)而生成多個控制信號，以分別控制多個開關(guān)的切換。電壓電流檢測單元2是用以檢測多個飛跨電容c1～cp-1(排除最遠離濾波電感l(wèi)f的基本單元中的飛跨電容，即圖3所示的飛跨電容cp)所對應(yīng)的多個電壓值vc1～vc(p-1)，并輸出第一檢測結(jié)果xa，且電壓電流檢測單元2更檢測飛跨電容多電平變換電路1的狀態(tài)而輸出第二檢測結(jié)果x，其中，第二檢測結(jié)果x可為但不限于可反映飛跨電容多電平變換電路1內(nèi)的一個或是多個電壓或電流的反饋值(例如：直流、單相交流或三相交流的電壓或電流的反饋值)。在本實施例中，由于飛跨電容cp的電壓vcp為輸入電壓v1，所以無需控制飛跨電容cp的電壓，但不限于此，在其他實施例中，亦可控制飛跨電容cp的電壓，其控制方式與其他飛跨電容c1～cp-1的電壓vc1～vc(p-1)的控制方式相同，在此不再特殊說明。

電容電壓平衡控制單元5a是與電壓電流檢測單元2電連接，且接收第一檢測結(jié)果xa，并將第一檢測結(jié)果xa所反映的每一電壓值vc1～vc(p-1)與對應(yīng)的多個飛跨電容c1～cp-1的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*作比較，進而產(chǎn)生多個比較結(jié)果，并將每一比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的第一占空比差值δd10～δd(p-1)0。電流方向預(yù)估單元12是與電壓電流檢測單元2電連接，用以從第一檢測結(jié)果xa中提取任一所選飛跨電容的電壓值(例如提取所選飛跨電容cm的電壓值vcm)，且電流方向預(yù)估單元12更與控制信號處理單元3a電連接，并接收一反饋信號，其中反饋信號是與所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性，而電流方向預(yù)估單元12則根據(jù)所選飛跨電容的電壓值及反饋信號而于每一調(diào)節(jié)周期td計算出電流方向調(diào)節(jié)信號sign，其中調(diào)節(jié)周期td為開關(guān)周期ts的整數(shù)倍。運算單元10是與電容電壓平衡控制單元5a及電流方向預(yù)估單元12電連接，且接收電流方向調(diào)節(jié)信號sign與多個第一占空比差值δd10～δd(p-1)0，并將電流方向調(diào)節(jié)信號sign與多個第一占空比差值δd10～δd(p-1)0作相乘及/或相除運算，以產(chǎn)生對應(yīng)的多個第二占空比差值δd1～δdp-1。

另外，控制信號處理單元3a更與運算單元10及電壓電流檢測單元2電連接，用以接收第二檢測結(jié)果x及多個第二占空比差值δd1～δdp-1，且接收參考值xref*(xref*代表飛跨電容多電平變換電路1的一個或是多個電壓或電流的給定值(例如：直流、單相交流或三相交流的電壓或電流的給定值))，藉此依據(jù)第二檢測結(jié)果x、多個第二占空比差值δd1～δdp-1及參考值xref*對應(yīng)而產(chǎn)生多個占空比信號d1、d2、…、dm、…、dp，故控制信號處理單元3a便依據(jù)多個占空比信號d1、d2、…、dm、…、dp調(diào)整多個控制信號，俾使每一飛跨電容c1～cp-1的電壓值vc1～vc(p-1)維持于對應(yīng)的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*。

于本實施例中，電容電壓平衡控制單元5a還包含電壓反饋運算單元5及電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6。電壓反饋運算單元5是與電壓電流檢測單元2電連接，且接收第一檢測結(jié)果xa，并將第一檢測結(jié)果xa所反映的每一電壓值vc1～vc(p-1)與對應(yīng)的多個飛跨電容c1～cp-1的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*作比較而產(chǎn)生對應(yīng)的比較結(jié)果，并根據(jù)每一比較結(jié)果而產(chǎn)生對應(yīng)的電壓誤差值ev1～evp-1。電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6是與電壓反饋運算單元5電連接，是接收多個電壓誤差值ev1～evp-1，并利用g函數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的多個第一占空比差值δd10～δd(p-1)0，其中g(shù)函數(shù)代表電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6的轉(zhuǎn)換的增益，且電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6例如可為一數(shù)字pid控制單元或一滯環(huán)控制單元所構(gòu)成，但不以此為限。

于本實施例中，控制信號處理單元3a還包含控制信號運算單元3、占空比修正單元3b及脈沖驅(qū)動單元4?？刂菩盘栠\算單元3是與電壓電流檢測單元2電連接，用以接收反映飛跨電容多電平變換電路1的狀態(tài)的第二檢測結(jié)果x，且接收參考值xref*，并將第二檢測結(jié)果x與接收的參考值xref*作比較，進而將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成初始占空比信號。占空比修正單元3b是與運算單元10及控制信號運算單元3電連接，用以接收初始占空比信號和多個第二占空比差值δd1～δdp-1，以根據(jù)初始占空比信號和每一第二占空比差值而對應(yīng)輸出多個占空比信號d1、d2、…、dp。脈沖驅(qū)動單元4是與占空比修正單元3b電連接，用以接收多個占空比信號d1、d2、…、dp，并對應(yīng)轉(zhuǎn)換成多個控制信號，以分別控制多個開關(guān)的切換。

以下將進一步說明本實施例的電流方向調(diào)節(jié)信號sign的計算方式，并 說明電流方向預(yù)估單元12的控制架構(gòu)。于本實施例中，由于一個開關(guān)周期ts內(nèi)，飛跨電容cm的電壓變化與相鄰兩個開關(guān)qm+1、qm的占空比信號dm+1、dm的差值之間存在如下關(guān)系(類似現(xiàn)有技術(shù)的所述的關(guān)系式)：

δvm＝sign×il×ts×(dm+1-dm)/cmsign＝+1(當(dāng)il>0時)

sign＝-1(當(dāng)il<0時)，

其中δvm為飛跨電容cm的電壓變化，il為流過飛跨電容多電平變換電路1內(nèi)的濾波電感的濾波電感電流。

因此可得知，在一個開關(guān)周期ts內(nèi)，電流方向調(diào)節(jié)信號sign經(jīng)由上式移項后實際上可表示為

sign＝(dm+1-dm)×(cm/il×ts)×δvm

上式表明，一個開關(guān)周期ts內(nèi)流過濾波電感l(wèi)的濾波電感電流il平均值的方向，可以在該開關(guān)周期ts結(jié)束后通過飛跨電容cm的電壓變化(δvm)和飛跨電容cm相鄰兩開關(guān)qm+1、qm的占空比信號差值(dm+1-dm)的乘除運算來獲知。假定濾波電感電流il在一段時間內(nèi)(數(shù)個開關(guān)周期ts)方向不變，就可以在這一段時間內(nèi)用上一開關(guān)周期末運算獲知的電流方向，作為下一個開關(guān)周期內(nèi)電流方向的預(yù)估。

因此，以開關(guān)周期ts的整數(shù)倍時間為調(diào)節(jié)周期td，并在多個調(diào)節(jié)周期td中周期性反復(fù)計算和預(yù)估電流方向，并確定占空比信號差值調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)方向，施加到各開關(guān)的占空比控制上，以實現(xiàn)飛跨電容cm的電壓平衡控制。其中，第k個調(diào)節(jié)周期td內(nèi)，濾波電感電流預(yù)估方向憑借第(k-1)個調(diào)節(jié)周期的計算獲取，表示方式為

sign[0]＝+1或-1(當(dāng)k＝0，即初始值時，任意選取sign值為1或-1)式(1)

而為了實現(xiàn)上述取得電流方向調(diào)節(jié)信號sign的原理，可用圖3所示的控制架構(gòu)來實現(xiàn)，因此請再參閱圖3，于本實施例中，電流方向預(yù)估單元12實際上是將所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的兩個占空比信號的差值來構(gòu)成所接收的反饋信號(例如為所選飛跨電容cm的相鄰兩個開關(guān)qm+1、qm的兩個占空比信號dm+1、dm的差值，以下皆以飛跨電容cm是代表所選飛跨電容)。

根據(jù)上述公式可知，為了預(yù)估濾波電感電流il的方向，必須知道每一調(diào)節(jié)周期td所選飛跨電容cm的電壓變化(δvm)及在該調(diào)節(jié)周期td內(nèi)所選飛跨電容cm相鄰兩開關(guān)qm+1、qm的占空比信號差值(dm+1-dm)的平均值或累計值。因此于本實施例中，電流方向預(yù)估單元12實際上還包含占空比差值運算單元7、電壓差運算單元8及符號運算單元9。電壓差運算單元8是與電壓電流檢測單元2電連接，且從第一檢測結(jié)果xa中獲得所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k](例如于第k個調(diào)節(jié)周期進行選取)，并將所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k]與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd。占空比差值運算單元7是與控制信號處理單元3a電連接，用以接收所選飛跨電容cm的相鄰兩個開關(guān)qm+1、qm的兩個占空比信號dm+1、dm，并于每一開關(guān)周期ts中比較兩個占空比信號dm+1、dm，并依據(jù)兩個占空比信號dm+1、dm的差值對應(yīng)產(chǎn)生第三占空比差值(即占空比信號差值)，且將于調(diào)節(jié)周期td內(nèi)所有開關(guān)周期ts產(chǎn)生的第三占空比差值作平均或累計運算，并輸出第一運算結(jié)果s1。符號運算單元9是與占空比差值運算單元7及電壓差運算單元8電連接，用以將電壓差值vd與第一運算結(jié)果s1相乘及/或相除而得到第二運算結(jié)果，并依據(jù)第二運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

于一些實施例中，當(dāng)所選飛跨電容cm相鄰兩開關(guān)qm+1、qm的占空比信號差值與實際從電容電壓平衡控制單元5a所輸出的第一占空比差值δdm0一致時，在第k個調(diào)節(jié)周期td的每一開關(guān)周期ts內(nèi)，用于飛跨電容cm電壓平衡控制的占空比信號差值調(diào)節(jié)量獲取方式為：

dm+1[n]-dm[n]＝sign[k]×g(evm[n])，n∈{k×(td/ts),(k+1)×(td/ts)}

＝sign[k]×δdm0[n]，{δdm0[n]＝g(evm[n])}式(3)

可以用式(3)計算獲得的占空比信號差值調(diào)節(jié)量代替式(2)中的占空比差值計算，即

此時，濾波電感電流預(yù)估方向可用下式計算：

為了實現(xiàn)上述關(guān)系，便可用圖4所示的控制架構(gòu)來實現(xiàn)。圖4是為本發(fā)明另一實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本實施例的架構(gòu)與元件功能是與圖3所示實施例相似，且相同的元件標號代表相同的結(jié)構(gòu)、元件與功能，于此不再贅述。唯相較于圖3所示的飛跨電容的電壓平衡控制裝置1a的電流方向預(yù)估單元12是與控制信號處理單元3a電連接，本實施例的飛跨電容的電壓平衡控制裝置1b不同的處在于電流方向預(yù)估單元12是改為與電容電壓平衡控制單元5a的電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6的輸出端及運算單元10電連接，以依據(jù)所選飛跨電容cm而接收電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6所輸出的對應(yīng)的第一占空比差值δd10～δd(p-1)0，故本實施例中的電流方向預(yù)估單元12實際上便以與所選飛跨電容cm對應(yīng)的第一占空比差值δdm0來構(gòu)成反饋信號，而由于在本實施例中，是架構(gòu)于當(dāng)所選飛跨電容cm相鄰兩開關(guān)qm+1、qm的占空比信號差值與實際從電容電壓平衡控制單元5a所輸出的第一占空比差值δdm0一致的條件下，故可知反饋信號實際上同樣與所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性。此外，電流方向預(yù)估單元 12改為包含電壓差運算單元8、占空比運算單元14及符號運算單元9。電壓差運算單元8是與電壓電流檢測單元2電連接，且從第一檢測結(jié)果xa中獲得所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k](例如第k個調(diào)節(jié)周期)，并將所選飛跨電容cm的電壓值vcm與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd。占空比運算單元14是連接于電容電壓平衡控制單元5a的輸出端，用以接收所選飛跨電容cm的第一占空比差值δdm0，且將于調(diào)節(jié)周期td內(nèi)所有開關(guān)周期ts產(chǎn)生的第一占空比差值作平均運算或累計運算并輸出第三運算結(jié)果s3。符號運算單元9是與占空比運算單元14、電壓差運算單元8及運算單元10電連接，用以從占空比運算單元14及電壓差運算單元8分別接收電壓差值vd及第三運算結(jié)果s3，且接收運算單元10于前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1](實際上運算單元10可將當(dāng)下所接收到的調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k]在前一調(diào)節(jié)周期形成的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]，以提供給符號運算單元10)，最后將電壓差值vd、第三運算結(jié)果s3及電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]相乘及/或相除而得到第四運算結(jié)果，并依據(jù)第四運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

又于一些實施例中，當(dāng)g函數(shù)采用比例調(diào)節(jié)器時(kp>0)，式(5)則可變?yōu)椋?/p>

為了實現(xiàn)上述關(guān)系，便可用圖5所示的控制架構(gòu)來實現(xiàn)。圖5是為本發(fā)明又一實施例的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容多電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實施例的架構(gòu)與元件功能是與圖3所示實施例相似，且相同的元件標號代表相同的結(jié)構(gòu)、元件與功能，于此不再贅述。唯相較于圖3所示的飛跨電容的電壓平衡控制裝置1a的電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6為一數(shù)字pid控制單元或一滯環(huán)控制單元所構(gòu)成，且電流方向 預(yù)估單元12是與控制信號處理單元3a電連接，本實施例的飛跨電容的電壓平衡控制裝置1c不同的處在于電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6是由比例調(diào)節(jié)器所構(gòu)成。此外，電流方向預(yù)估單元12是改為與電壓反饋運算單元5的輸出端電連接，以依據(jù)所選飛跨電容cm而接收電壓反饋運算單元5所輸出的對應(yīng)的電壓誤差值evm，故電流方向預(yù)估單元12所接收的反饋信號實際上為與所選飛跨電容cm對應(yīng)的電壓誤差值evm。而由于在本實施例中，是架構(gòu)于當(dāng)所選飛跨電容cm相鄰兩開關(guān)qm+1、qm的占空比信號差值與實際從電容電壓平衡控制單元5a所輸出的第一占空比差值δdm0一致的條件下，且g函數(shù)是采用僅進行比例調(diào)整的比例調(diào)節(jié)器，故可知反饋信號實際上同樣與所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性

更甚者，電流方向預(yù)估單元12改為包含電壓差運算單元8、電壓誤差運算單元15以及符號運算單元9。電壓差運算單元8是與電壓電流檢測單元2電連接，且從第一檢測結(jié)果xa中獲得所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k](例如第k個調(diào)節(jié)周期)，并將所選飛跨電容cm的電壓值vcm與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd。電壓誤差運算單元15是電連接于電壓反饋運算單元5及電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6之間，用以接收所選飛跨電容cm的電壓誤差值evm，且將調(diào)節(jié)周期td內(nèi)的所有開關(guān)周期ts產(chǎn)生的電壓誤差值作平均運算或累計運算并輸出第五運算結(jié)果s5。符號運算單元9是與電壓誤差運算單元15、電壓差運算單元8及運算單元10電連接，用以從電壓差運算單元8及電壓誤差運算單元15分別接收電壓差值vd及第五運算結(jié)果s5，且接收運算單元10于前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1](實際上運算單元10可將當(dāng)下所接收到的調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k]在前一調(diào)節(jié)周期后形成的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]，以提供給符號運算單元10)，最后將電壓差值vd、第五運算結(jié)果s5及前一調(diào)節(jié)周期(即第k-1個調(diào)節(jié)周期)的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]相乘及/或相除而得到第六運算結(jié)果，并依據(jù)第六運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

以下將示范性地說明本發(fā)明的飛跨電容的電壓平衡控制方法的流程，且由于圖3、4、5的飛跨電容多電平變換電路皆可以下述的電壓平衡控制 方法實現(xiàn)，故以下將以圖3的電路結(jié)構(gòu)來示范性說明本發(fā)明的飛跨電容的電壓平衡控制方法。請參閱圖6并配合圖3、4、5，圖6是為適用于圖3、4、5所示的飛跨電容多電平變換電路的飛跨電容的電壓平衡控制方法的步驟流程圖。首先，執(zhí)行步驟(a)，依據(jù)多個開關(guān)的個數(shù)而生成多個控制信號，以分別控制多個開關(guān)作切換。接著，如步驟(b)，檢測多個飛跨電容c1～cp-1(排除最遠離濾波電感l(wèi)f的基本單元中的飛跨電容，即圖3所示的飛跨電容cp)對應(yīng)的多個電壓值vc1～vc(p-1)，并對應(yīng)輸出第一檢測結(jié)果xa，且檢測飛跨電容多電平變換電路1的狀態(tài)，以對應(yīng)輸出第二檢測結(jié)果x。接著，執(zhí)行步驟(c)，將第一檢測結(jié)果xa所反映的電壓值vc1～vc(p-1)與對應(yīng)的多個飛跨電容c1～cp-1的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*作比較而產(chǎn)生多個比較結(jié)果，并將每一比較結(jié)果轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的第一占空比差值δd10～δd(p-1)0。接著，如步驟(d)，從第一檢測結(jié)果xa中提取任一所選飛跨電容ci的電壓值vci，并與與所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的兩個占空比信號的差值存在相關(guān)性的反饋信號作運算，藉以于每一調(diào)節(jié)周期td時計算出電流方向調(diào)節(jié)信號sign，其中調(diào)節(jié)周期td為開關(guān)周期ts的整數(shù)倍。再來，執(zhí)行步驟(e)，將電流方向調(diào)節(jié)信號sign與多個第一占空比差值δd10～δd(p-1)0作相乘及/或相除運算，而產(chǎn)生對應(yīng)的多個第二占空比差值δd1～δdp-1。之后，執(zhí)行步驟(f)，利用參考值xref*、第二檢測結(jié)果x及多個第二占空比差值δd1～δdp-1而產(chǎn)生多個占空比信號d1、d2、…、dm、dp，進而對應(yīng)多個占空比信號d1、d2、…、dm、dp調(diào)整多個控制信號，俾使每一飛跨電容c1～cp-1的電壓值vc1～vc(p-1)維持于對應(yīng)的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*。

于一實施例中，當(dāng)本發(fā)明的方法是應(yīng)用于圖3所示的控制架構(gòu)時，步驟(d)的所述的反饋信號實際上為所選飛跨電容cm的相鄰兩個開關(guān)qm+1、qm的兩個占空比信號dm+1與dm的差值。因此于本實施例中，步驟(d)實際上還包含：步驟(d1)，將所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k]與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd；步驟(d2)，將所選飛跨電容cm的相鄰兩個開關(guān)qm+1、qm的兩個占空比信號dm+1、dm于每一開關(guān)周期ts中作比較而產(chǎn)生第三占空比差值，且將調(diào)節(jié)周期td內(nèi)的所有開關(guān)周期ts產(chǎn)生的第三占空比差值作平均或累計運算并輸出第一運算結(jié)果s1；步驟(d3)，將電壓差值vd與第一運算結(jié)果 s1相乘及/或相除而得到第二運算結(jié)果，并依據(jù)第二運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

于另一實施例中，當(dāng)本發(fā)明的方法是應(yīng)用于圖4所示的控制架構(gòu)時，則步驟(d)的所述的反饋信號實際上為所選飛跨電容cm的第一占空比差值δdm0。因此應(yīng)用于圖4的控制架構(gòu)時，步驟(d)實際上還包含：步驟(d1)，將所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k]與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd；步驟(d2)，將調(diào)節(jié)周期td內(nèi)的每一開關(guān)周期ts的第一占空比差值作平均運算或累計運算并輸出第三運算結(jié)果s3；步驟(d3)，將電壓差值vd、第三運算結(jié)果s3及前一調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]相乘及/或相除而得到第四運算結(jié)果，并依據(jù)第四運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

又于一些實施例中，當(dāng)本發(fā)明的方法是應(yīng)用于圖5所示的控制架構(gòu)時，則步驟(c)實際上還包含：步驟(c1)，將第一檢測結(jié)果xa所反映的每一電壓值vc1～vc(p-1)與對應(yīng)的飛跨電容c1～cp-1的期望電壓值vc1*～vc(p-1)*作比較而產(chǎn)生對應(yīng)的比較結(jié)果，并根據(jù)每一比較結(jié)果而產(chǎn)生對應(yīng)的多個電壓誤差值ev1～evp-1；步驟(c2)，將多個電壓誤差值ev1～evp-1轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的多個第一占空比差值δd10～δd(p-1)0。

另外，當(dāng)本發(fā)明的方法是應(yīng)用于圖5所示的控制架構(gòu)時，步驟(d)所述的反饋信號實際上為所選飛跨電容cm的電壓誤差值evm。故于步驟(d)中實際上還包含：步驟(d1)，將所選飛跨電容cm的電壓值vcm[k]與所選飛跨電容cm于前一調(diào)節(jié)周期時所反映的電壓值vcm[k-1]作比較，以產(chǎn)生電壓差值vd；步驟(d2)，將調(diào)節(jié)周期td內(nèi)的每一開關(guān)周期ts的電壓誤差值作平均運算或累計運算并輸出第五運算結(jié)果s5；步驟(d3)，將電壓差值vd、第五運算結(jié)果s5及前一調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[k-1]相乘及/或相除而得到第六運算結(jié)果，并依據(jù)第六運算結(jié)果的為正值或負值而對應(yīng)輸出電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

以下將以圖5的控制架構(gòu)來舉例說明本發(fā)明的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容三電平變換電路時的控制原理。圖7是為本發(fā)明的電壓平衡控制裝置應(yīng)用于飛跨電容三電平變換電路時的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示， 于本實施例中，變換電路的輸出控制給定值xref*實際上為輸出電流給定值，第二檢測結(jié)果x實際上為濾波電感電流il，控制信號處理單元3a所包含的控制信號運算單元3實際上為pi調(diào)節(jié)單元31，而控制信號處理單元3a所包含的占空比修正單元3b實際上為兩個占空比加減運算單元32，經(jīng)由占空比修正單元3b而生成三電平變換電路的開關(guān)q1、q1b和q2、q2b所對應(yīng)的占空比信號d1和d2，并輸出至脈沖驅(qū)動單元4。

此外，電壓誤差轉(zhuǎn)換控制單元6為比例調(diào)節(jié)器kp，由此產(chǎn)生第一占空比差值δd10，與電流方向調(diào)節(jié)信號sign相乘后，作為第二占空比差值δd。經(jīng)由兩個占空比加減運算單元32將第二占空比差值δd與初始開關(guān)占空比信號d0作相減和相加運算，分別生成對應(yīng)開關(guān)q1、q1b的占空比信號d1和對應(yīng)開關(guān)q2、q2b的占空比信號d2。其中，電流方向調(diào)節(jié)信號sign通過周期性計算獲知，而周期性計算即為飛跨電容c1的電壓偏差的調(diào)節(jié)周期td，為10倍開關(guān)周期ts。該電流方向調(diào)節(jié)信號sign的計算是采用一個調(diào)節(jié)周期的飛跨電容c1的電壓差值(vd＝vc1[t]-vc1[t-td])、飛跨電容c1的電壓誤差值(ev1＝v*c1-vc1)的調(diào)節(jié)周期內(nèi)的平均值，以及前一調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign[t-td]，三者相乘的結(jié)果求符號來得知。

當(dāng)飛跨電容c1的電壓值vc1與期望電壓值v*c1存在偏差時，例如飛跨電容c1的電壓值vc1低于期望電壓值v*c1時，電壓誤差值ev1為一個正值，表明飛跨電容c1此時需要充電使其電壓上升，則電壓誤差值ev1就會通過比例調(diào)節(jié)器kp的調(diào)節(jié)而得到一個正值的第一占空比差值δd0。其中，飛跨電容c1充電而實現(xiàn)電壓值vc1上升是通過每一開關(guān)周期ts內(nèi)充電量與放電量調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。如果，此時濾波電感電流il的方向為正，第一占空比差值δd0與電流方向調(diào)節(jié)信號sign相乘輸出(若此時電流方向調(diào)節(jié)信號sign為+1，代表預(yù)估方向正確)，進而與pi調(diào)節(jié)單元31輸出的初始開關(guān)占空比信號d0結(jié)合后，最后得到開關(guān)q2的占空比信號d2將比開關(guān)q1的占空比信號d1大2倍δd(δd>0)，使得飛跨電容c1在一個開關(guān)周期ts內(nèi)充電時間加長而放電時間減小，從而飛跨電容c1的電壓值vc1上升趨近于期望電壓值v*c1。如果，此時濾波電感電流il的方向為負，第一占空比差值δd0與電流方向調(diào)節(jié)信號sign相乘輸出(若此時電流方向調(diào)節(jié)信號sign為-1，也是代表預(yù)估方向正確)，進而與pi調(diào)節(jié)單元31輸出的初始開關(guān)占空比信號 d0結(jié)合后，開關(guān)q2的占空比信號d2將比開關(guān)q1的占空比信號d1大2倍δd(δd<0)，因電流反向，同樣使飛跨電容c1在一個開關(guān)周期ts內(nèi)的充電時間加長而放電時間減小，從而飛跨電容c1的電壓值vc1上升趨近于期望電壓值v*c1。

濾波電感電流il的方向預(yù)估是在每個飛跨電容c1的調(diào)節(jié)周期td結(jié)束后做更新的。更新的依據(jù)是飛跨電容c1在前一個調(diào)節(jié)周期結(jié)束時刻與起始時刻的電壓差值vd、調(diào)節(jié)周期內(nèi)的電壓誤差值ev1平均或累計值以及前一調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號相乘及/或相除運算的結(jié)果。當(dāng)vd>0(即飛跨電容在前一個調(diào)節(jié)周期內(nèi)電壓上升)，并且在此時間內(nèi)飛跨電容c1的電壓值vc1與期望電壓值v*c1相比偏低(ev1>0)時，則表明飛跨電容c1的電壓值的調(diào)節(jié)方向是正確的，從而確認前一調(diào)節(jié)周期的濾波電感電流il的方向與電流方向調(diào)節(jié)信號sign一致，在下一個調(diào)節(jié)周期中將繼續(xù)采用這一電流方向調(diào)節(jié)信號sign。當(dāng)上一個調(diào)節(jié)周期vd<0并且ev1<0時，表明飛跨電容c1的電壓值的調(diào)節(jié)方向也是正確的，在下一個調(diào)節(jié)周期將繼續(xù)采用前一個調(diào)節(jié)周期的電流方向調(diào)節(jié)信號sign。與前述情況相反，當(dāng)上一個調(diào)節(jié)周期的電壓差值vd和電壓誤差值ev1的正負符號相反時，表明飛跨電容c1的電壓值的調(diào)節(jié)方向是錯誤的，從而確認前一調(diào)節(jié)周期的濾波電感電流il的方向與電流方向調(diào)節(jié)信號sign相反，在下一個調(diào)節(jié)周期中需采用與前一調(diào)節(jié)周期相反的電流方向調(diào)節(jié)信號sign。

采用本發(fā)明的控制方法的效果說明如下：(1)電流方向的檢測憑借任一飛跨電容電壓的測量而實現(xiàn)，尤其在電壓差值較大時保證了電流方向檢測的正確性，避免了電流測量誤差造成電流方向誤判。電流方向調(diào)節(jié)信號sign的初始值可以任意假定，并且運行過程中可以短時間出現(xiàn)誤判。在電流方向調(diào)節(jié)信號與實際濾波電感電流的方向不一致時，雖然飛跨電容的電壓會錯誤地調(diào)節(jié)，但由于每次調(diào)節(jié)對飛跨電容的電壓的影響比較小(即錯誤只存在于起初或偶爾發(fā)生)，因此飛跨電容的電壓誤差仍然可以接受；(2)當(dāng)飛跨電容的電壓值與期望電壓值的偏差較小時，也存在測量誤差引起的正負符號錯誤，但由于飛跨電容的電壓值已經(jīng)接近期望電壓值，在此附近的誤差容許存在；(3)在一個調(diào)節(jié)周期的飛跨電容的電壓差值較小時，也會引入測量造成的符號錯誤和調(diào)節(jié)方向錯誤，然而飛跨電容的電壓差值連 續(xù)累計才造成飛跨電容的電壓差值明顯，因此顯著的飛跨電容電壓差值必定能產(chǎn)生多數(shù)正負符號正確的測量結(jié)果，或可通過增加調(diào)節(jié)周期的計算而獲得顯著的電壓差值，保證電壓差值的符號是正確的。因此，本發(fā)明的控制方法對電壓誤差有較強的容忍度。

綜上所述，本發(fā)明為一種飛跨電容的電壓平衡控制裝置與電壓平衡控制方法，是利用電流方向預(yù)估單元從飛跨電容多電平變換電路中獲得任一所選的飛跨電容的電壓變化量，且接收所選飛跨電容的相鄰兩個開關(guān)的反饋信號，并將調(diào)節(jié)周期內(nèi)所產(chǎn)生的反饋信號作平均或累計運算而輸出運算結(jié)果，取電壓變化量與運算結(jié)果相乘及/或相除的符號作為電流方向的預(yù)估，如此一來，本發(fā)明的飛跨電容多電平變換電路的飛跨電容的電壓平衡便可實現(xiàn)。

本發(fā)明得由熟習(xí)此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附權(quán)利要求所欲保護者。