一种级联型直流变压器控制方法及系统与流程

1.本发明属于变压器控制技术领域，具体涉及一种级联型直流变压器控制方法及系统。


背景技术：

2.如图1所示，级联型直流变压器装置包括输入级、隔离级和输出级，输入级采用级联h桥结构，使其具备在中压交流系统直接接入的能力，隔离级和输出级采用多个双有源桥变换器dab并联结构，可以保证低压直流端口电压的稳定输出，现已成为直流配电网的关键设备。隔离级采用单向llc谐振型直流变压器拓扑，即输入侧采用全控型开关器件，输出侧采用二极管，实现功率单向流动，相比双向llc谐振型变换器，可以进一步提升运行可靠性并降低设备损耗和成本，现已成为一种主流的技术方案。
3.输出电压控制是级联型直流变压器装置研究的关键技术，其控制特性直接关系着级联型直流变压器装置的安全可靠运行。基于单向llc谐振型直流变压器拓扑主要考虑各个功率子模块的电压变比恒定，即可输出稳定的直流电压。但是，级联型直流变压器装置在空载或轻载启动过程中往往会因谐振变换器增益非线性，产生输出过电压和级联h桥单元子模块电压发散问题。
4.现有的技术方案，往往采用限制占空比输出或输出侧配置电阻负载的方法抑制输出过电压，但是该方法难以实现空载或轻载条件下电压闭环稳定控制及级联h桥单元子模块电压均压控制，因此，如何在级联直流变压器装置空载或轻载启动工况下，有效抑制输出侧过电压，同时实现输出侧电压稳定控制及级联h桥单元子模块电压均压控制成为该领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种级联型直流变压器控制方法及系统，解决了级联直流变压器装置在空载或轻载启动和稳态运行工况下，产生的输出侧过电压、输出电压稳定控制及级联h桥单元子模块电压发散的问题。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种级联型直流变压器控制方法，包括如下步骤：
8.s1、获取级联h桥单元平均值电压误差信号和直流输出侧电压误差信号；
9.获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，对直流输出侧电压进行滞环控制；
10.将直流输出侧电压与该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；
11.s2、判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，若直流输出侧电压低于电压下限阈值，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；同时，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经
比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；
12.若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则启动s3；
13.s3、判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；
14.若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；
15.若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同s2中直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；
16.获取无功电流指令信号，后处理单元将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成级联h桥单元的驱动脉冲，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。
17.进一步，s1中，级联h桥单元平均值电压误差信号的获取过程为：
18.获取级联h桥单元平均值电压指令信号u
dchigh_ref
和级联h桥单元平均值电压采样反馈值u
dc_high
，经过作差运算，输出级联h桥单元平均值电压误差信号。
19.进一步，s1中，直流输出侧电压误差信号的获取过程为：
20.获取直流输出侧电压指令信号u
dout_ref
和直流输出侧电压采样反馈值u
dc_out
，经过作差运算，输出直流输出侧电压误差信号。
21.进一步，s2中，占空比变化斜率设为k，计算式为：
22.k＝(de-dn)
×
f/m；
23.其中，de为额定占空比，dn为初始占空比，f为开关频率，m为额定占空比阶段设定的周期数。
24.本发明公开了一种级联型直流变压器控制系统，包括有功功率控制单元、无功功率控制单元、后处理单元和载波移相调制单元；
25.有功功率控制单元包括输出侧电压稳压控制单元、输出电压滞环控制单元、级联h桥单元稳压控制单元和乘法器；
26.输出侧电压稳压控制单元，用于先得到直流输出侧电压误差信号，再将直流输出侧电压误差信号进行比例积分处理，输出第一误差信号；
27.级联h桥单元稳压控制单元，用于先得到级联h桥单元平均值电压误差信号，再将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，输出第二误差信号；
28.乘法器，用于将第一误差信号与输出电压滞环控制单元的输出信号相乘，作为乘法器的输出信号；
29.输出电压滞环控制单元包含依次连接的滞环子单元、逻辑取反控制子单元和边沿触发控制子单元；
30.滞环子单元，用于获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，并判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，对直流输出侧电压进行滞环控制，将直流输出侧电压与
该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；
31.若直流输出侧电压低于电压下限阈值，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；同时，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；
32.若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；
33.无功功率控制单元，用于输出无功电流指令信号；
34.后处理单元，用于将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成输入载波移相调制单元的电压调制信号；
35.载波移相调制单元，用于将电压调制信号与载波进行比较，生成级联h桥单元的驱动脉冲信号，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。
36.进一步，所述级联型直流变压器控制系统存储有无功功率指令q
_ref
；
37.无功功率控制单元，包括依次连接的误差运算器和比例积分控制器pi3；
38.误差运算器，用于将无功功率指令q
_ref
和获取到的无功功率实际值q比较作差，得到误差值；
39.比例积分控制器pi3，用于对误差值进行比例积分控制，得到无功电流指令信号。
40.进一步，所述后处理单元包括电网电压前馈单元、电流前馈解耦单元及电压指令输出单元；
41.电网电压前馈单元，用于生成电压前馈信号；
42.电流前馈解耦单元，用于对获取到的有功电流反馈值和无功电流反馈值进行解耦控制，得到电流前馈解耦项；
43.电压指令输出单元，用于根据有功电流指令信号、有功电流反馈信号、电压前馈信号和电流前馈解耦项生成电压调制信号，然后输入到载波移相调制单元。
44.进一步，电流前馈解耦项分为有功电流前馈解耦项和无功电流前馈解耦项；
45.有功电流前馈解耦项为wlid，无功电流前馈解耦项为wliq；
46.其中，w为交流电网同步角频率，l为交流侧滤波电感；id为有功电流反馈值，iq为无功电流反馈值。
47.进一步，电网电压前馈单元包括d轴电压前馈单元和q轴电压前馈单元；
48.d轴电压前馈单元用于生成第一电压前馈信号ud；q轴电压前馈单元用于生成第二电压前馈信号uq；
49.ud和uq是三相交流电压abc静止坐标系转换为dq旋转坐标系的分量，d轴分量对应ud，q轴分量对应uq。
50.进一步，电压指令输出单元包括d轴电压指令输出单元和q轴电压指令输出单元；
51.d轴电压指令输出单元，用于将有功电流指令信号与有功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi4后输出的信号，与第一电压前馈信号ud和无功电流前馈解耦项wliq综合，构成d轴电压调制信号u
d*
，然后输入到载波移相调制单元；
52.q轴电压指令输出单元，用于将无功电流指令信号与无功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi5后输出的信号，与第二电压前馈信号uq和有功电流前馈解耦项wlid综合，构成q轴电压调制信号uq
*
，然后输入到载波移相调制单元。
53.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
54.本发明公开了一种级联型直流变压器控制方法，通过采用暂时性闭锁+输出电压滞环控制+电压控制模式平滑切换的方法，即检测输出侧电压高于设置阈值上限，迅速封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，待输出侧电压降低至设置阈值下限，立即解锁后级llc谐振型变换器，并以额定占空比输出驱动脉冲，同时级联型直流变压器平滑切换至输出侧电压稳压控制模式，进一步抑制输出侧电压过冲，以实现更优的输出电压控制效果，保证装置的安全稳定运行，该方法能有效解决级联型直流变压器装置在空载或轻载启动和运行过程中因后级llc谐振型变换器增益非线性导致的输出过电压及级联h桥单元模块电压发散问题，控制逻辑简单，易于实现。
附图说明
55.图1为级联型直流变压器装置的拓扑图；
56.图2为本发明的一种级联型直流变压器控制方法的流程框图；
57.图3为本发明的一种级联型直流变压器控制系统的原理框图。
具体实施方式
58.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。
59.本发明附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而仅仅是表示本发明选定的一种实施例。基于本发明的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
60.需要说明的是：术语“包含”、“包括”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、元素、方法、物品或者设备不仅仅只包括那些要素，还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括该其过程、元素、方法、物品或者设备所固有的要素。
61.如图1所示的一种级联型直流变压器拓扑，级联型直流变压器高压交流输入侧采用三相交流输入，低压直流输出侧采用并联输出结构。
62.其中，高压交流输入侧每相采用n个相同的级联h桥单元，低压直流输出侧每相采
用n台单向llc谐振型变换器串联构成，每个级联h桥单元和单向llc谐振型变换器共同组成级联型直流变压器的功率模块；各功率模块在高压交流输入侧每相采用串联方式连接，在低压直流输出侧采用三相并联方式连接。
63.所述级联型直流变压器的功率模块结构相同、高压侧电容容值相同、低压侧电容容值相同，各功率模块变压器变比相同、漏感相同，磁芯相同。
64.如图1所示，单向llc谐振型变换器由高压侧电容c1、高压侧h桥单元、高压侧谐振电容cr1、高频变压器t1、低压侧h桥单元，以及低压侧电容c2组成；高压侧h桥单元与高压侧电容c1并联连接，低压侧h桥单元与低压侧电容c2并联连接，高压侧h桥单元的端子r与高压侧谐振电容cr1的负极相连，高频变压器t1的高压侧下端s与高压侧谐振电容cr1的正极相连，高频变压器t1的高压侧上端t与高压侧h桥单元的端子q相连；同时高压侧h桥单元的两端分别连接高压侧电容c1的正极端子o和负极端子p，低压侧h桥单元的两端分别连接低压侧电容c2的正极端子y和负极端子z。
65.本发明公开的一种级联型直流变压器控制方法，如图2所示，包括如下步骤：
66.s1、获取级联h桥单元平均值电压误差信号和直流输出侧电压误差信号；
67.获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，对直流输出侧电压进行滞环控制；
68.将直流输出侧电压与该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；
69.s2、判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，若直流输出侧电压低于电压下限阈值，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；同时，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；
70.若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则启动s3；
71.s3、判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；
72.若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；
73.若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同s2中直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；
74.获取无功电流指令信号，后处理单元将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成级联h桥单元的驱动脉冲，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。
75.s2中，所述占空比变化斜率设为k，计算式为：
76.k＝(de-dn)
×
f/m；
77.其中，de为额定占空比，dn为初始占空比，f为开关频率，m为额定占空比阶段设定
的周期数。
78.如图3所示，本发明提供了一种级联型直流变压器的控制系统，包括有功功率控制单元、无功功率控制单元、后处理单元和载波移相调制单元；有功功率控制单元包括输出侧电压稳压控制单元、输出电压滞环控制单元、级联h桥单元稳压控制单元和乘法器；
79.输出侧电压稳压控制单元，用于先得到直流输出侧电压误差信号，再将直流输出侧电压误差信号进行比例积分处理，输出第一误差信号；
80.级联h桥单元稳压控制单元，用于先得到级联h桥单元平均值电压误差信号，再将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，输出第二误差信号；
81.乘法器，用于将第一误差信号与输出电压滞环控制单元的输出信号相乘，作为乘法器的输出信号；
82.输出电压滞环控制单元包含依次连接的滞环子单元、逻辑取反控制子单元和边沿触发控制子单元；
83.滞环子单元，用于获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，并判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，对直流输出侧电压进行滞环控制，将直流输出侧电压与该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；
84.若直流输出侧电压低于电压下限阈值，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；同时，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；
85.若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；
86.无功功率控制单元，用于输出无功电流指令信号；
87.后处理单元，用于将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成输入载波移相调制单元的电压调制信号；
88.载波移相调制单元，用于将电压调制信号与载波进行比较，生成级联h桥单元的驱动脉冲信号，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。
89.输出侧电压稳压控制单元，包括第一误差运算器和比例积分控制器pi1，第一误差运算器将直流输出侧电压指令信号u
dout_ref
和直流输出侧电压采样反馈值u
dc_out
，经过作差运算，即u
dout_ref-u
dc_out
，输出直流输出侧电压误差信号；比例积分控制器pi1将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理，输入给乘法器。
90.级联h桥单元稳压控制单元，包括第二误差运算器和比例积分控制器pi2，第二误
差运算器将级联h桥单元平均值电压指令信号u
dchigh_ref
与级联h桥单元平均值电压采样反馈值u
dc_high
作差后得到的级联h桥单元平均值电压误差信号，再与乘法器的输出信号
△
u叠加，输出新的级联h桥单元平均值电压误差信号，即u
dchigh_ref-u
dc_high
+
△
u；
91.比例积分控制器pi2将新的级联h桥单元平均值电压误差信号经比例积分处理后，作为有功电流指令信号i
d_ref
。
92.无功功率控制单元，包括依次连接的第三误差运算器和比例积分控制器pi3；
93.第三误差运算器，用于将存储的无功功率指令q
_ref
和获取到的无功功率实际值q比较作差，即q
_ref-q，得到误差值；
94.比例积分控制器pi3，用于对误差值进行比例积分控制，得到无功电流指令信号i
q_ref
。
95.所述后处理单元包括电网电压前馈单元、电流前馈解耦单元及电压指令输出单元；电网电压前馈单元，用于生成电压前馈信号；电流前馈解耦单元，用于对获取到的有功电流反馈值和无功电流反馈值进行解耦控制，得到电流前馈解耦项；电压指令输出单元，用于根据有功电流指令信号、有功电流反馈信号、电压前馈信号和电流前馈解耦项生成电压调制信号，然后输入到载波移相调制单元。
96.电流前馈解耦单元，用于对有功电流反馈值id和无功电流反馈值iq进行解耦控制，得到电流前馈解耦项，保证有功电流和无功电流可以无差跟踪其指令值。电流前馈解耦项分为有功电流前馈解耦项wlid和无功电流前馈解耦项wliq；其中，w为交流电网同步角频率，l为交流侧滤波电感。
97.具体地，电网电压前馈单元用于抵消交流侧电网波动的影响，同时提供初始调制度，抑制启动电流冲击，具体包括d轴电压前馈单元和q轴电压前馈单元；d轴电压前馈单元用于生成第一电压前馈信号ud；q轴电压前馈单元用于生成第二电压前馈信号uq；
98.ud和uq是三相交流电压abc静止坐标系转换为dq旋转坐标系的分量，d轴分量对应ud，q轴分量对应uq。
99.电压指令输出单元包括d轴电压指令输出单元和q轴电压指令输出单元；
100.d轴电压指令输出单元，用于将有功电流指令信号与有功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi4后输出的信号，与第一电压前馈信号ud和无功电流前馈解耦项wliq综合，构成d轴电压调制信号u
d*
，然后输入到载波移相调制单元；
101.q轴电压指令输出单元，用于将无功电流指令信号与无功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi5后输出的信号，与第二电压前馈信号uq和有功电流前馈解耦项wlid综合，构成q轴电压调制信号uq
*
，然后输入到载波移相调制单元。
102.本发明提出了一种级联型直流变压器控制方法，通过获取直流变压器输出侧电压，当检测到输出侧电压高于设置阈值上限时，迅速封锁后级llc谐振型变换器驱动脉冲，则级联型直流变压器仍处于级联h桥单元稳压控制模式，运行模式保持不变；当检测到输出侧电压低压设置阈值下限时，立即解锁后级llc谐振型变换器，直接以额定占空比输出驱动脉冲，同时级联型直流变压器平滑切换至输出侧电压稳压控制模式，以解决级联型直流变压器在空载或轻载启动及稳态运行过程中因后级llc谐振型变换器增益非线性，产生输出侧过电压和级联h桥单元子模块电压发散的问题，实现全功率范围内的级联型直流变压器输出侧电压稳定控制。
103.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种级联型直流变压器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、获取级联h桥单元平均值电压误差信号和直流输出侧电压误差信号；获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，对直流输出侧电压进行滞环控制；将直流输出侧电压与该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；s2、判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，若直流输出侧电压低于电压下限阈值，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；同时，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则启动s3；s3、判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同s2中直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；获取无功电流指令信号，后处理单元将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成级联h桥单元的驱动脉冲，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。2.根据权利要求1所述的一种级联型直流变压器控制方法，其特征在于，s1中，级联h桥单元平均值电压误差信号的获取过程为：获取级联h桥单元平均值电压指令信号u
dchigh_ref
和级联h桥单元平均值电压采样反馈值u
dc_high
，经过作差运算，输出级联h桥单元平均值电压误差信号。3.根据权利要求1所述的一种级联型直流变压器控制方法，其特征在于，s1中，直流输出侧电压误差信号的获取过程为：获取直流输出侧电压指令信号u
dout_ref
和直流输出侧电压采样反馈值u
dc_out
，经过作差运算，输出直流输出侧电压误差信号。4.根据权利要求1所述的一种级联型直流变压器控制方法，其特征在于，s2中，占空比变化斜率设为k，计算式为：k＝(de-dn)
×
f/m；其中，de为额定占空比，dn为初始占空比，f为开关频率，m为额定占空比阶段设定的周期数。5.一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，包括有功功率控制单元、无功功率控制单元、后处理单元和载波移相调制单元；有功功率控制单元包括输出侧电压稳压控制单元、输出电压滞环控制单元、级联h桥单元稳压控制单元和乘法器；
输出侧电压稳压控制单元，用于先得到直流输出侧电压误差信号，再将直流输出侧电压误差信号进行比例积分处理，输出第一误差信号；级联h桥单元稳压控制单元，用于先得到级联h桥单元平均值电压误差信号，再将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，输出第二误差信号；乘法器，用于将第一误差信号与输出电压滞环控制单元的输出信号相乘，作为乘法器的输出信号；输出电压滞环控制单元包含依次连接的滞环子单元、逻辑取反控制子单元和边沿触发控制子单元；滞环子单元，用于获取级联型直流变压器实时的直流输出侧电压，并判断直流输出侧电压与电压下限阈值的大小，对直流输出侧电压进行滞环控制，将直流输出侧电压与该滞环控制的电压阈值进行比较；其中，滞环控制的电压阈值包括电压上限阈值和电压下限阈值；若直流输出侧电压低于电压下限阈值，滞环控制输出由1变为0，经逻辑取反控制由0变为1，随后边沿触发，将直流输出侧电压误差信号经比例积分处理后的信号与级联h桥单元平均值电压误差信号叠加，叠加后的信号经比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器控制模式由级联h桥单元稳压控制模式切换为输出侧电压稳压控制模式；同时，解锁后级llc谐振型变换器并以占空比变化斜率输出至额定占空比；若直流输出侧电压高于等于电压下限阈值，则判断直流输出侧电压是否高于电压上限阈值；若直流输出侧电压高于电压上限阈值，封锁llc谐振型变换器驱动脉冲，后级llc谐振型变换器处于暂时性闭锁阶段，同时，滞环控制输出由0变为1，经逻辑取反控制由1变为0，随后边沿触发，将级联h桥单元平均值电压误差信号进行比例积分处理，将比例积分处理后的信号作为有功电流指令信号传输给后处理单元，则级联型直流变压器处于级联h桥单元稳压控制模式；若直流输出侧电压低于等于电压上限阈值，则同直流输出侧电压低于电压下限阈值时的情况，切换为输出侧电压稳压控制模式；无功功率控制单元，用于输出无功电流指令信号；后处理单元，用于将有功电流指令信号和无功电流指令信号进行处理，生成输入载波移相调制单元的电压调制信号；载波移相调制单元，用于将电压调制信号与载波进行比较，生成级联h桥单元的驱动脉冲信号，采用载波移相调制方式实现对三相级联h桥单元的控制。6.根据权利要求5所述的一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，所述级联型直流变压器控制系统存储有无功功率指令q
_ref
；无功功率控制单元，包括依次连接的误差运算器和比例积分控制器pi3；误差运算器，用于将无功功率指令q
_ref
和获取到的无功功率实际值q比较作差，得到误差值；比例积分控制器pi3，用于对误差值进行比例积分控制，得到无功电流指令信号。7.根据权利要求5所述的一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，所述后处理单元包括电网电压前馈单元、电流前馈解耦单元及电压指令输出单元；电网电压前馈单元，用于生成电压前馈信号；
电流前馈解耦单元，用于对获取到的有功电流反馈值和无功电流反馈值进行解耦控制，得到电流前馈解耦项；电压指令输出单元，用于根据有功电流指令信号、有功电流反馈信号、电压前馈信号和电流前馈解耦项生成电压调制信号，然后输入到载波移相调制单元。8.根据权利要求7所述的一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，电流前馈解耦项分为有功电流前馈解耦项和无功电流前馈解耦项；有功电流前馈解耦项为wli
d
，无功电流前馈解耦项为wli
q
；其中，w为交流电网同步角频率，l为交流侧滤波电感；i
d
为有功电流反馈值，i
q
为无功电流反馈值。9.根据权利要求8所述的一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，电网电压前馈单元包括d轴电压前馈单元和q轴电压前馈单元；d轴电压前馈单元用于生成第一电压前馈信号u
d
；q轴电压前馈单元用于生成第二电压前馈信号u
q
；u
d
和u
q
是三相交流电压abc静止坐标系转换为dq旋转坐标系的分量，d轴分量对应u
d
，q轴分量对应u
q
。10.根据权利要求9所述的一种级联型直流变压器控制系统，其特征在于，电压指令输出单元包括d轴电压指令输出单元和q轴电压指令输出单元；d轴电压指令输出单元，用于将有功电流指令信号与有功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi4后输出的信号，与第一电压前馈信号u
d
和无功电流前馈解耦项wli
q
综合，构成d轴电压调制信号u
d*
，然后输入到载波移相调制单元；q轴电压指令输出单元，用于将无功电流指令信号与无功电流反馈信号作差、再经过比例积分控制器pi5后输出的信号，与第二电压前馈信号u
q
和有功电流前馈解耦项wli
d
综合，构成q轴电压调制信号uq
*
，然后输入到载波移相调制单元。

技术总结
本发明属于变压器控制技术领域，具体涉及一种级联型直流变压器控制方法及系统，通过采用暂时性闭锁+输出电压滞环控制+电压控制模式平滑切换的方法，即检测输出侧电压高于设置阈值上限，封锁LLC谐振型变换器驱动脉冲，待输出侧电压降低至设置阈值下限，解锁后级LLC谐振型变换器，并以额定占空比输出驱动脉冲，同时级联型直流变压器平滑切换至输出侧电压稳压控制模式，进一步抑制输出侧电压过冲，以实现更优的输出电压控制效果，保证装置安全稳定运行，该方法能有效解决级联型直流变压器装置在空载或轻载启动及稳态运行过程中因后级LLC谐振型变换器增益非线性导致的输出过电压和级联H桥单元模块电压发散问题，控制逻辑简单，易于实现。易于实现。易于实现。


技术研发人员：薛瑞 许崇福 王江涛 张纬晨 白世军
受保护的技术使用者：中国西电电气股份有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/8/16