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CN113726200A - 电力电子变压器的控制架构及其控制方法 - Google Patents

电力电子变压器的控制架构及其控制方法 Download PDF

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CN113726200A
CN113726200A CN202010456542.5A CN202010456542A CN113726200A CN 113726200 A CN113726200 A CN 113726200A CN 202010456542 A CN202010456542 A CN 202010456542A CN 113726200 A CN113726200 A CN 113726200A
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Abstract

本申请提供电力电子变压器的控制架构及其控制方法。所述控制架构包括上层控制器、M个子模块单元和通信线路，M为大于等于1的自然数，所述上层控制器包括至少一个控制器通信端口；每个所述子模块单元包括至少两个子模块功率电路和至少一个隔离元件，所述子模块功率电路包括子模块控制器和交直变换器，所述子模块控制器包括至少一个子模块通信端口；所述交直变换器包括至少一个交流端口和至少一个直流端口；所述隔离元件包括至少两个隔离端口，所述隔离端口连接所述交直变换器的交流端口；所述通信线路连接所述上层控制器与所述子模块控制器，或连接不同子模块单元的所述子模块控制器，或连接同一子模块单元的不同的所述子模块控制器。

Description

电力电子变压器的控制架构及其控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子应用技术领域，具体涉及电力电子变压器的控制架构及其控制方法。
背景技术
电力电子变压器是采用电力电子技术实现电能变换的设备，根据所使用电路拓扑的不同，电力电子变压器可以实现中/高压交流至低压直流的变换，也可以实现中/高压直流至低压直流的变换。相比传统工频变压器，通过使用电力电子技术，电路中的隔离变压器环节，能够通过开关频率的提高，降低体积和重量，从而降低铜铁使用率。
另一方面，受开关管器件应力和成本的影响，该类应用的电力电子变压器目前多采用多个子模块输入串联输出并联的结构，即ISOP结构实现。这些子模块则一般采用基于双有源桥结构(DAB)的电路实现。
DAB电路，具备基本的电气隔离功能，同时由于采用了闭环控制，可以较好的实现电压稳定控制，是目前ISOP结构电力电子变压器的常见选型拓扑。然而，在处理H桥电路的移相脉冲驱动时，需要较复杂的控制策略，以实现所有开关器件的软开关功能，或拓宽软开关范围。
为推广应用DAB电路组成ISOP结构的电力电子变压器，需要在实现电路结构时，同时考虑DAB电路的电气隔离和实现复杂软开关技术的需求。而现有的中高压应用设备，如柔直MMC电路或SVG等设备，一般一个模块仅有一个光纤连接上层控制器，这种控制架构无法直接应用于基于DAB电路组成的ISOP结构电力电子变压器，会导致DAB电路无法实现电气隔离功能，或无法实现复杂的软开关技术。
发明内容
本申请实施例提供一种电力电子变压器的控制架构，包括上层控制器、M个子模块单元和通信线路，M为大于等于1的自然数，所述上层控制器包括至少一个控制器通信端口；每个所述子模块单元包括至少两个子模块功率电路和至少一个隔离元件，所述子模块功率电路包括子模块控制器和交直变换器，所述子模块控制器包括至少一个子模块通信端口；所述交直变换器包括至少一个交流端口和至少一个直流端口；所述隔离元件包括至少两个隔离端口，所述隔离端口连接所述交直变换器的交流端口；所述通信线路连接所述上层控制器与所述子模块控制器，或连接不同子模块单元的所述子模块控制器，或连接同一子模块单元的不同的所述子模块控制器。
根据一些实施例，所述通信线路包括A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式、E型连接方式、F型连接方式的至少一种。
根据一些实施例，所述A型连接方式为：所述上层控制器包括至少2M个控制器通信端口，每两个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，所述第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，所述第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，所述第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口；所述两个控制器通信端口经过所述通信线路分别与所述第一子模块通信端口和所述第二子模块通信端口连接。
根据一些实施例，所述B型连接方式为：所述上层控制器包括至少M个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，所述第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，所述第一子模块控制器包含至少两个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，所述第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口；所述每个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第一子模块通信端口，另一个第一子模块通信端口连接所述第二子模块通信端口。
根据一些实施例，所述C型连接方式为：所述上层控制器包括至少M个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，所述第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，所述第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，所述第二子模块控制器包含至少两个第二子模块通信端口；所述每个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第二子模块通信端口，另一个所述第二子模块通信端口连接所述第一子模块通信端口。
根据一些实施例，所述D型连接方式为：所述上层控制器包括至少2M个控制器通信端口，每两个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，所述第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，所述第一子模块控制器包含至少两个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，所述第二子模块控制器包含至少两个第二子模块通信端口；所述上层控制器的一个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第一子模块通信端口，所述上层控制器的另一个控制器通信端口经过所述通信线路连接一个所述第二子模块通信端口，另一个所述第一子模块通信端口连接另一个所述第二子模块通信端口。
根据一些实施例，所述E型连接方式为：所述上层控制器包括至少一个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路、第二子模块功率电路、第三通信端口和第四通信端口，其中，所述第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，所述第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口；其中，所述第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，所述第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口；所述第一子模块通信端口经过所述通信线路与所述第二子模块通信端口连接；所述每个控制器通信接口经过所述通信线路连接任意一个子模块单元的第三通信端口，所述子模块单元的第四通信端口连接另一个子模块单元的第三通信端口，直至所有子模块单元相互之间存在通信线路。
根据一些实施例，所述F型连接方式为：所述M个子模块单元包括x组子模块单元和y组子模块单元，x，y均为大于等于1的正整数，且x+y＝M；所述上层控制器包括：至少1+y个控制器通信端口；其中，x个子模块单元与一个控制器通信端口构成所述E型连接方式；y个子模块单元与其余的控制器通信端口构成所述A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式中的至少一种。
根据一些实施例，所有交直变换器包括全桥电路。
根据一些实施例，所述子模块单元的两个交直变换器的两个全桥电路两侧包括一对对应桥臂，存在可以调节的驱动脉冲移相角。
根据一些实施例，所述子模块单元的两个交直变换器的每个全桥电路的两个桥臂之间，存在驱动脉冲的移相角。
本申请还提供一种如上所述电力电子变压器控制架构的控制方法，包括：上层控制器通过通信线路获取每个子模块控制器上传的子模块功率电路交直变换器的直流电压信息，所述子模块功率电路交直变换器的直流电压信息包括第一子模块控制器的全桥电路的第一直流端口电压U1和第二子模块控制器的全桥电路的第二直流端口电压U2；基于所述第一直流端口电压U1和所述第二直流端口电压U2，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
根据一些实施例，所述通信线路为A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：确定M个子模块单元的所述第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和所述第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av；根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到所述第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi；根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av的比值、以及所述可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角fip和第二驱动脉冲移相角fis，所述第一驱动脉冲移相角是所述第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，所述第二驱动脉冲移相角是所述第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis；通过通信路线，将所述第一电压平均值U1av、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述可调驱动脉冲移相角fi下发给所述第一子模块控制器，将所述第二电压平均值U2av、所述第二驱动脉冲移相角fis和所述可调驱动脉冲移相角fi下发给所述第二子模块控制器，使所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
根据一些实施例，所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括：所述第一子模块控制器或/和第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽；通过上层控制器同步，并根据所述可调驱动脉冲移相角fi、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到所述第一全桥电路的驱动脉冲或/和所述第二全桥电路的驱动脉冲。
根据一些实施例，所述通信线路为E型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：确定M个子模块单元的所述第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和所述第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av；根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到所述第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi；将所述第一电压平均值U1av、所述第二电压平均值U2av和所述可调驱动脉冲移相角fi经链式通信回路下发至所有子模块单元的子模块控制器，使所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
根据一些实施例，所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括：第一子模块控制器和第二子模块控制器同时根据所述第一电压平均值U1av或所述第二电压平均值U2av的比值，以及所述可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角和第二驱动脉冲移相角，所述第一驱动脉冲移相角是所述第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，所述第二驱动脉冲移相角是所述第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis；第一子模块控制器或第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽，通过通信线路保持同步，并根据所述可调驱动脉冲移相角fi、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到所述第一全桥电路的驱动脉冲或/和所述第二全桥电路的驱动脉冲。
根据一些实施例，所述通信线路为F型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：x个部分的子模块单元采用所述通信线路为E型连接方式对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲；y部分的子模块单元采用所述通信线路对应的A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式的对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
本申请实施例提供的技术方案，针对DAB电路，提供了可能的驱动脉冲实现架构各种具体可行方案；通过对DAB电路高低压侧H桥电路分别设置通信线路，相比传统柔直MMC或SVG电路的控制方案，在通信线路正常的情况下，能够考虑到每个模块中，DAB电路的协调控制需求，保证两侧H桥电路脉冲驱动的同步性要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以如这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的控制架构示意图。
图2是本申请实施例提供的第一功率单元的第一交直环节结构示意图。
图3是本申请实施例提供的第二功率单元的第二交直环节结构示意图。
图4是本申请实施例提供的A型连接方式的控制结构示意图。
图5是本申请实施例提供的B型连接方式的控制结构示意图。
图6是本申请实施例提供的C型连接方式的控制结构示意图。
图7是本申请实施例提供的D型连接方式的控制结构示意图。
图8是本申请实施例提供的E型连接方式的控制结构示意图。
图9是本申请实施例提供的F型连接方式的控制结构示意图。
图10是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图一。
图11是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图二。
图12是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图三。
图13是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之一。
图14是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之二。
图15是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之三。
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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例提供的控制架构示意图，包括上层控制器1、M个子模块单元11～1M和通信线路，M为大于等于1的自然数。
上层控制器1包括至少一个控制器通信端口。每个子模块单元包括至少两个子模块功率电路和至少一个隔离元件。子模块功率电路包括子模块控制器和交直变换器。子模块控制器包括至少一个子模块通信端口。交直变换器包括至少一个交流端口和至少一个直流端口。隔离元件包括至少两个隔离端口，隔离端口连接交直变换器的交流端口。
通信线路连接上层控制器与子模块控制器，或连接不同子模块单元的子模块控制器，或连接同一子模块单元的不同的子模块控制器。
如图1所示，上层控制器1包括至少一个控制器通信端口11f～11M。每个子模块单元包括第一子模块功率电路11a～1Ma和第二子模块功率电路11b～1Mb。
第一子模块功率电路11a～1Ma包括第一子模块控制器11a1～1Ma1和第一交直变换器11a2～1Ma2。第一子模块控制器11a1包含至少1个可以收发信息的通信端口11a5。第一交直变换器11a2包含至少1个交流端口11a4和一个直流端口11a3，如图2。
第二子模块功率电路11b包括第二子模块控制器11b1和第二交直变换器11b2。第二子模块控制器11b1包含至少1个可以收发信息的通信端口11b5。第二交直变换器11b2包含至少1个交流端口11b4和一个直流端口11b3，如图3。
如图1所示，隔离元件11c～1Mc包含至少两个隔离的端口。其中隔离元件11c包括第一端口11c1和第二端口11c2。第一端口11c1连接第一交直变换器的交流端口11a4，第二端口11c2连接第二交直变换器的交流端口11b4。
通信线路连接上层控制器1与子模块控制器，如11d～1Md，或连接不同子模块单元的子模块控制器，如12d，或连接同一子模块单元的不同的子模块控制器11e～1Me。
通信线路包括A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式、E型连接方式、F型连接方式的至少一种。
本实施例提供的技术方案，针对DAB电路，提供了可能的驱动脉冲实现架构各种具体可行方案；通过对DAB电路高低压侧H桥电路分别设置通信线路，相比传统柔直MMC或SVG电路的控制方案，在通信线路正常的情况下，能够考虑到每个模块中，DAB电路的协调控制需求，保证两侧H桥电路脉冲驱动的同步性要求。
图4是本申请实施例提供的A型连接方式的控制结构示意图。
在A型连接方式中，上层控制器包括至少2M个控制器通信端口11f～1(2M)f。每两个控制器通信端口与一个子模块单元对应。
如图4所示，控制器通信端口11f、12f与子模块单元11对应，控制器通信端口13f、14f与子模块单元12对应，控制器通信端口1(2M-1)f、1(2M)f与子模块单元1M对应。
每个子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，如图4所示，子模块单元11包括第一子模块功率电路11a和第二子模块功率电路11b。第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口。第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口。两个控制器通信端口经过通信线路分别与第一子模块通信端口和第二子模块通信端口连接。
图5是本申请实施例提供的B型连接方式的控制结构示意图。
在B型连接方式中，上层控制器包括至少M个控制器通信端口11f～1Mf，每个控制器通信端口与一个子模块单元对应。
如图5所示，控制器通信端口11f与子模块单元11对应，控制器通信端口12f与子模块单元12对应，控制器通信端口1Mf与子模块单元1M对应。
每个子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，如图5所示，子模块单元11包括第一子模块功率电路11a和第二子模块功率电路11b。第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，第一子模块控制器包含至少两个第一子模块通信端口。第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口。每个控制器通信端口经过通信线路连接对应子模块单元的一个第一子模块通信端口，另一个第一子模块通信端口连接第二子模块通信端口。
图6是本申请实施例提供的C型连接方式的控制结构示意图。
在C型连接方式中，上层控制器包括至少M个控制器通信端口11f～1Mf，每个控制器通信端口与一个子模块单元对应。
如图6所示，控制器通信端口11f与子模块单元11对应，控制器通信端口12f与子模块单元12对应，控制器通信端口1Mf与子模块单元1M对应。
每个子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，如图6所示，子模块单元11包括第一子模块功率电路11a和第二子模块功率电路11b。第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口。第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，第二子模块控制器包含至少两个第二子模块通信端口。每个控制器通信端口经过通信线路连接对应子模块单元的一个第二子模块通信端口，另一个第二子模块通信端口连接第一子模块通信端口。
图7是本申请实施例提供的D型连接方式的控制结构示意图。
在D型连接方式中，上层控制器包括至少2M个控制器通信端口11f～1(2M)f，每两个控制器通信端口与一个子模块单元对应。
如图7所示，控制器通信端口11f、12f与子模块单元11对应，控制器通信端口13f、14f与子模块单元12对应，控制器通信端口1(2M-1)f、1(2M)f与子模块单元1M对应。
每个子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，如图7所示，子模块单元11包括第一子模块功率电路11a和第二子模块功率电路11b。第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，第一子模块控制器包含至少两个第一子模块通信端口。第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，第二子模块控制器包含至少两个第二子模块通信端口。
上层控制器的一个控制器通信端口经过通信线路连接对应子模块单元的一个第一子模块通信端口，上层控制器的另一个控制器通信端口经过通信线路连接一个第二子模块通信端口，另一个第一子模块通信端口连接另一个第二子模块通信端口。
图8是本申请实施例提供的E型连接方式的控制结构示意图。
在E型连接方式中，上层控制器包至少一个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个子模块单元对应。
每个子模块单元包括第一子模块功率电路、第二子模块功率电路、第三通信端口和第四通信端口。第一子模块功率电路包括第一子模块控制器，第一子模块控制器包含至少一个第一子模块通信端口。第二子模块功率电路包括第二子模块控制器，第二子模块控制器包含至少一个第二子模块通信端口。
第一子模块通信端口经过通信线路与第二子模块通信端口连接。每个控制器通信接口经过通信线路连接任意一个子模块单元的第三通信端口，子模块单元的第四通信端口连接另一个子模块单元的第三通信端口，直至所有子模块单元相互之间存在通信线路。
图9是本申请实施例提供的F型连接方式的控制结构示意图。
在F型连接方式中，M个子模块单元包括：x组子模块单元和y组子模块单元，x，y均为大于等于1的正整数，且x+y＝M。
上层控制器包括至少1+y个控制器通信端口。其中，x个子模块单元与一个控制器通信端口构成E型连接方式。y个子模块单元与其余的控制器通信端口构成A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式中的至少一种。
图10是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图一，所有子模块单元的交直变换器包括全桥电路。
子模块单元的两个交直变换器的两个全桥电路两侧包括一对对应桥臂，存在可以调节的驱动脉冲移相角。子模块单元的两个交直变换器的每个全桥电路的两个桥臂之间，存在驱动脉冲的移相角。
如图10所示，第一全桥电路和第二全桥电路两侧包括一对对应桥臂，存在可以调节的驱动脉冲移相角，记为fi，即开关管S1、S2所在桥臂和S5、S6所在桥臂，或者开关管S3、S4所在桥臂和S7、S8所在桥臂。第一全桥电路的两个桥臂之间，存在驱动脉冲的移相角，记为fip，即开关管S1、S2所在桥臂和S3、S4所在桥臂。第二全桥电路的两个桥臂之间，存在驱动脉冲的移相角，记为fis，即开关管S5、S6所在桥臂和S7、S8所在桥臂。
图11是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图一，子模块单元是半桥级联DAB电路，用于构建DC/DC变换的电力电子变压器。
图12是本申请实施例提供的子模块单元电路结构示意图二，子模块单元是全桥级联DAB电路，用于构建AC/DC变换的电力电子变压器。
图13是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之一。
在S110中，上层控制器通过通信线路获取每个子模块控制器上传的子模块功率电路交直变换器的直流电压信息，子模块功率电路交直变换器的直流电压信息包括第一子模块控制器的全桥电路的第一直流端口电压U1和第二子模块控制器的全桥电路的第二直流端口电压U2。
在S120中，基于第一直流端口电压U1和第二直流端口电压U2，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
本实施例提供的技术方案，提出的电路两侧电容电压反馈方式，可以在完成基本DAB电路控制的同时，作为DAB多重移相驱动脉冲控制的计算依据，降低了传感器的使用需求。
图14是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之二。
通信线路为A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式时，确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括以下控制。
在S110中，上层控制器通过通信线路获取每个子模块控制器上传的子模块功率电路交直变换器的直流电压信息，子模块功率电路交直变换器的直流电压信息包括第一子模块控制器的全桥电路的第一直流端口电压U1和第二子模块控制器的全桥电路的第二直流端口电压U2。
在S121中，确定M个子模块单元的第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av。
在S122中，根据第一电压平均值U1av和第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi。
在S123中，根据第一电压平均值和第二电压平均值的比值、以及可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角和第二驱动脉冲移相角，第一驱动脉冲移相角是第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，第二驱动脉冲移相角是第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis。
在S124中，通过通信路线，将第一电压平均值U1av、第一驱动脉冲移相角fip和可调驱动脉冲移相角fi下发给第一子模块控制器，将第二电压平均值U2av、第二驱动脉冲移相角fis和可调驱动脉冲移相角fi下发给第二子模块控制器，使第一子模块控制器或/和第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括以下控制。第一子模块控制器或第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽。通过上层控制器同步，并根据可调驱动脉冲移相角fi、第一驱动脉冲移相角fip和第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
本实施例提供的技术方案，提出的电路两侧电容电压反馈方式，可以在完成基本DAB电路控制的同时，作为DAB多重移相驱动脉冲控制的计算依据，降低了传感器的使用需求，提出的基于两侧电容电压比方式，计算多重移相算法方式，实现过程简便，易于工程应用。
图15是本申请实施例提供的电力电子变压器控制架构的控制方法流程示意图之三。
通信线路为E型连接方式时，确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括以下控制。
在S110中，上层控制器通过通信线路获取每个子模块控制器上传的子模块功率电路交直变换器的直流电压信息，子模块功率电路交直变换器的直流电压信息包括第一子模块控制器的全桥电路的第一直流端口电压U1和第二子模块控制器的全桥电路的第二直流端口电压U2。
在S131中，确定M个子模块单元的第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av。
在S132中，根据第一电压平均值U1av和第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi。
在S133中，将第一电压平均值U1av、第二电压平均值U2av和可调驱动脉冲移相角fi经链式通信回路下发至所有子模块单元的子模块控制器，使第一子模块控制器或/和第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
第一子模块控制器或/和第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括以下控制。
第一子模块控制器和第二子模块控制器同时根据第一电压平均值U1av或第二电压平均值U2av的比值，以及可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角和第二驱动脉冲移相角。第一驱动脉冲移相角是第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，第二驱动脉冲移相角是第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis。
第一子模块控制器或第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽，通过通信线路保持同步，并根据可调驱动脉冲移相角fi、第一驱动脉冲移相角fip和第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
进一步地，通信线路为F型连接方式时，确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括以下控制。
x个部分的子模块单元采用通信线路为E型连接方式对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
y部分的子模块单元采用所述通信线路对应的A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式的对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
本实施例提供的技术方案，提出的电路两侧电容电压反馈方式，可以在完成基本DAB电路控制的同时，作为DAB多重移相驱动脉冲控制的计算依据，降低了传感器的使用需求。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (17)

1.一种电力电子变压器的控制架构，包括：
上层控制器，包括至少一个控制器通信端口；
M个子模块单元，M为大于等于1的自然数，每个所述子模块单元包括：
至少两个子模块功率电路，所述子模块功率电路包括：
子模块控制器，包括至少一个子模块通信端口；
交直变换器，包括至少一个交流端口和至少一个直流端口；
至少一个隔离元件，所述隔离元件包括至少两个隔离端口，所述隔离端口连接所述交直变换器的交流端口；
通信线路，连接所述上层控制器与所述子模块控制器，或连接不同子模块单元的所述子模块控制器，或连接同一子模块单元的不同的所述子模块控制器。
2.如权利要求1所述的控制架构，其中，所述通信线路包括A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式、E型连接方式、F型连接方式的至少一种。
3.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述A型连接方式为：
所述上层控制器包括：至少2M个控制器通信端口，每两个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；
每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，
所述第一子模块功率电路包括：
第一子模块控制器，包含至少一个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括：
第二子模块控制器，包含至少一个第二子模块通信端口；
所述两个控制器通信端口经过所述通信线路分别与所述第一子模块通信端口和所述第二子模块通信端口连接。
4.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述B型连接方式为：
所述上层控制器包括：至少M个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；
每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，
所述第一子模块功率电路包括：
第一子模块控制器，包含至少两个第一子模块通信端口；所述第二子模块功率电路包括：
第二子模块控制器，包含至少一个第二子模块通信端口；
所述每个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第一子模块通信端口，另一个第一子模块通信端口连接所述第二子模块通信端口。
5.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述C型连接方式为：
所述上层控制器包括：至少M个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；
每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，
所述第一子模块功率电路包括：
第一子模块控制器，包含至少一个第一子模块通信端口；
所述第二子模块功率电路包括：
第二子模块控制器，包含至少两个第二子模块通信端口；
所述每个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第二子模块通信端口，另一个所述第二子模块通信端口连接所述第一子模块通信端口。
6.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述D型连接方式为：
所述上层控制器包括：至少2M个控制器通信端口，每两个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；
每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路和第二子模块功率电路，其中，
所述第一子模块功率电路包括：
第一子模块控制器，包含至少两个第一子模块通信端口；
所述第二子模块功率电路包括：
第二子模块控制器，包含至少两个第二子模块通信端口；
所述上层控制器的一个控制器通信端口经过所述通信线路连接对应所述子模块单元的一个第一子模块通信端口，所述上层控制器的另一个控制器通信端口经过所述通信线路连接一个所述第二子模块通信端口，另一个所述第一子模块通信端口连接另一个所述第二子模块通信端口。
7.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述E型连接方式为：
所述上层控制器包括：至少一个控制器通信端口，每个控制器通信端口与一个所述子模块单元对应；
每个所述子模块单元包括第一子模块功率电路、第二子模块功率电路、第三通信端口和第四通信端口；其中，
所述第一子模块功率电路包括：
第一子模块控制器，包含至少一个第一子模块通信端口；
所述第二子模块功率电路包括：
第二子模块控制器，包含至少一个第二子模块通信端口；
所述第一子模块通信端口经过所述通信线路与所述第二子模块通信端口连接；
所述每个控制器通信接口经过所述通信线路连接任意一个子模块单元的第三通信端口，所述子模块单元的第四通信端口连接另一个子模块单元的第三通信端口，直至所有子模块单元相互之间存在通信线路。
8.如权利要求2所述的控制架构，其中，所述F型连接方式为：
所述M个子模块单元包括：x组子模块单元和y组子模块单元，x，y均为大于等于1的正整数，且x+y＝M；
所述上层控制器包括：至少1+y个控制器通信端口；其中，
x个子模块单元与一个控制器通信端口构成所述E型连接方式；
y个子模块单元与其余的控制器通信端口构成所述A型连接方式、B型连接方式、C型连接方式、D型连接方式中的至少一种。
9.如权利要求1所述的控制架构，其中，所有交直变换器包括全桥电路。
10.如权利要求9所述的控制架构，其中，所述子模块单元的两个交直变换器的两个全桥电路两侧包括一对对应桥臂，存在可以调节的驱动脉冲移相角。
11.如权利要求9所述的控制架构，其中，所述子模块单元的两个交直变换器的每个全桥电路的两个桥臂之间，存在驱动脉冲的移相角。
12.一种如权利要求1至11之任一项所述电力电子变压器控制架构的控制方法，包括：
上层控制器通过通信线路获取每个子模块控制器上传的子模块功率电路交直变换器的直流电压信息，所述子模块功率电路交直变换器的直流电压信息包括第一子模块控制器的全桥电路的第一直流端口电压U1和第二子模块控制器的全桥电路的第二直流端口电压U2；
基于所述第一直流端口电压U1和所述第二直流端口电压U2，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
13.如权利要求12所述的控制方法，其中，所述通信线路为A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：
确定M个子模块单元的所述第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和所述第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av；
根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到所述第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi；
根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av的比值、以及所述可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角fip和第二驱动脉冲移相角fis，所述第一驱动脉冲移相角是所述第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，所述第二驱动脉冲移相角是所述第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis；
通过通信路线，将所述第一电压平均值U1av、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述可调驱动脉冲移相角fi下发给所述第一子模块控制器，将所述第二电压平均值U2av、所述第二驱动脉冲移相角fis和所述可调驱动脉冲移相角fi下发给所述第二子模块控制器，使所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
14.如权利要求13所述的控制方法，其中，所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括：
所述第一子模块控制器或/和第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽；
通过上层控制器同步，并根据所述可调驱动脉冲移相角fi、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到所述第一全桥电路的驱动脉冲或/和所述第二全桥电路的驱动脉冲。
15.如权利要求12所述的控制方法，其中，所述通信线路为E型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：
确定M个子模块单元的所述第一直流端口电压U1的第一电压平均值U1av和所述第二直流端口电压U2的第二电压平均值U2av；
根据所述第一电压平均值U1av和所述第二电压平均值U2av，以及设定的闭环参考电压，经闭环控制得到所述第一全桥电路和第二全桥电路两侧对应桥臂的可调驱动脉冲移相角fi；
将所述第一电压平均值U1av、所述第二电压平均值U2av和所述可调驱动脉冲移相角fi经链式通信回路下发至所有子模块单元的子模块控制器，使所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲。
16.如权利要求15所述的控制方法，其中，所述第一子模块控制器或/和所述第二子模块控制器确定第一全桥电路的驱动脉冲或/和第二全桥电路的驱动脉冲，包括：
第一子模块控制器和第二子模块控制器同时根据所述第一电压平均值U1av或所述第二电压平均值U2av的比值，以及所述可调驱动脉冲移相角fi，确定第一驱动脉冲移相角和第二驱动脉冲移相角，所述第一驱动脉冲移相角是所述第一全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fip，所述第二驱动脉冲移相角是所述第二全桥电路的两个桥臂之间存在的驱动脉冲移相角fis；
第一子模块控制器或/和第二子模块控制器设置有基准PWM脉宽，通过通信线路保持同步，并根据所述可调驱动脉冲移相角fi、所述第一驱动脉冲移相角fip和所述第二驱动脉冲移相角fis各自移相，得到所述第一全桥电路的驱动脉冲或/和所述第二全桥电路的驱动脉冲。
17.如权利要求12所述的控制方法，其中，所述通信线路为F型连接方式时，所述确定所有交直变换器的驱动脉冲，包括：
x个部分的子模块单元采用所述通信线路为E型连接方式对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲；
y部分的子模块单元采用所述通信线路对应的A型连接方式或B型连接方式或C型连接方式或D型连接方式的对应的控制方式，确定所有交直变换器的驱动脉冲。
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