[发明专利]电力电子变压器的控制架构及其控制方法

说明书

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。

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。