CN102064727B - 一种多电平功率电路控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多电平功率电路控制方法和装置，所述方法包括：A、控制器基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；B、控制器对所述切换函数s进行缓冲控制；C、控制器利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；D，控制器基于功率电路所连接的电网电压u_s与理想电网电压的差值d在所述u_x控制律中的位置，确定功率电路中投入工作的功率单元数。本发明所述装置包括：函数构造模块、缓冲控制模块、逻辑判断模块和电路控制模块。本发明所述方法和装置不仅能够降低功率电路的开关频率，还可以优化输出波形。

Description

一种多电平功率电路控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种多电平功率电路控制方法和装置。

背景技术

多电平电路特点是大功率、无谐波，较常见的为串联功率单元电路，采用n个功率单元串联构造电平数为2n+1个，输出电压谐波含量随着n的增大而减小。在高压大功率场合可以通过串联更多的功率单元来满足大容量的需求。这种大功率电路的控制实质上就是控制算法的物理实现，分为两个方面：第一、功率电路自身开关器件的控制脉冲产生与分配问题；第二、控制对象以及控制策略算法。传统的PI控制是将受控对象与参考信号的误差通过PI调节作为调制信号，与三角载波比较得到开关信号，但是PI调节本身带宽有限，对于干扰抑制能力较差。变结构控制通过改变自身结构来影响受控对象，使受控对象快速跟随参考信号，具有鲁棒性好、响应速度快等优点，其特性非常适合电力电子等开关系统。但是传统方法存在高频抖动，这种抖动增加了大功率器件的切换频率，使开关损耗增加，因而在大功率电压控制方面受到了限制，尤其在电压控制方面，未见相关专利出现。所以有必要采取措施消除这种抖动，降低切换频率，使其适用于大功率多电平电力电子系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种多电平功率电路控制方法和装置。

具体的，本发明提供一种多电平功率电路控制方法，包括：

A，控制器基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；式中k＞0，x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

B，控制器对所述切换函数s进行缓冲控制；

C，控制器利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；

D，控制器基于功率电路所连接的电网电压u_s与理想电网电压的差值d在所述u_x控制律中的位置，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

进一步的，本发明还提供一种控制器，包括：

函数构造模块，用于基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；式中k＞0；x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

缓冲控制模块，用于对所述切换函数s进行缓冲控制；

逻辑判断模块，用于利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；

电路控制模块，用于基于功率电路所连接的电网电压u_s与理想电网电压的差值d在所述u_x控制律中的位置，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

本发明所述方法通过受控对象的变化控制器自动改变结构来适应输出的需要。输出电压信号是由基于非载波调制的方式产生，这一点有别于传统电压控制领域内利用载波相移调制的方式，能够以较小的开关频率实现较理想的控制效果。另外，传统的PI控制将会产生暂态振荡误差，其控制性能受多方面影响。本发明所述方法在控制电压型串联多电平功率电路时，充分利用多电平的特性来优化电压输出效果，根据受控电压的变化自动调整投入工作的功率单元数量，避免了开关器件频繁动作，总体上可以降低工作频率，减少发热，提高系统安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种多电平功率电路控制方法流程图；

图2为本发明所述方法中功率电路的电路图；

图3为本发明实施例提供的一种多电平功率电路控制方法流程图；

图4为本发明实施例中功率电路输出端开关频率变化情况图；

图5为本发明实施例中功率电路输出端及功率单元的电压波形图；

图6为本发明所述控制方法的结构框图；

图7为本发明提供的一种控制器的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种多电平功率电路控制方法和装置，所述控制方法尤其适用于串联型大功率功率电路，消除了高频抖动现象，不仅可以满足输出电压质量要求，还可以改变投入功率单元的数量进一步降低损耗，具有较强的工程实用意义。

具体的，本发明所述方法中，电压型多电平功率电路由若干功率单元串联而成，功率单元主要由电力电子开关器件组成H全桥结构，每个功率单元的直流侧电压相等；功率电路的输出端电压为单个功率单元输出的叠加；本发明所述控制方法的核心思想是：根据现场采集的负载侧电压信号，计算出跟踪误差，根据跟踪误差及其变化趋势，建立切换函数，为了防止切换函数频繁抖动，加入了缓冲；根据跟踪误差以及切换函数可以通过逻辑阵列确定投入功率单元的数量以及输出电压波形。

如图1所示，本发明提供一种多电平功率电路控制方法，具体包括：

步骤S101，控制器基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；式中k＞0，x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

步骤S102，控制器对所述切换函数s进行缓冲控制；

步骤S103，控制器利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；

步骤S104，控制器基于功率电路所连接的电网电压u_s与理想电网电压的差值d在所述u_x控制律中的位置，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

下面根据图2～图6给出本发明一个较佳的实施例，并结合对实施例的描述，进一步给出本发明的技术细节，使其能够更好地说明本发明所述方法的具体实现过程。

如图2所示，为本发明所述方法中功率电路的电路图，所述功率电路包括N个功率单元、LC滤波电路、变压器和负载；

其中，功率单元彼此串联，各功率单元直流侧理想电压源U_d1～U_dN相等，均为u_d，K_N1～K_N4为电力电子开关器件，u为功率电路输出电压，i为输出电流，变压器变比可以为1∶1，滤波参数为电感L和滤波电容C，上级电网电压u_s，负载侧电压为u_a。

其中，u＝u_xu_d；式中，u_x为功率电路开关函数，由各功率单元的下级开关函数u_xi决定：u_x＝∑u_xi  i＝1，2...N；

N为串联单元数，u_xi取值范围为1，0，-1，当开关K_i1和K_i4导通，u_xi取1，功率单元i输出电压为+u_d；K_i2和K_i3导通，u_xi取-1，功率单元i输出电压为-u_d；其余时间功率单元i保持一个开关管导通，u_xi取0。

根据电路图进一步有：

$\left\{\begin{array}{c}u=L\frac{\mathrm{di}}{\mathrm{dt}}+u_c\\ i_c=C\frac{{\mathrm{du}}_c}{\mathrm{dt}}\\ i=i_c+i_a\\ u_c=u_s-u_a\end{array}\right.$

i为功率电路输出电流瞬时量；u_c、i_c为电容电压和电流；i_a为变压器原边电流。

定义跟踪误差Δu＝u_ref-u_a，定义参考电压信号：

其中ωt为电网基波频率信号，U_ref为参考电压有效值，实现对功率电路控制的目的在于使u_a精确跟随参考电压信号。

具体的，如图3所示，本发明所述方法包括以下步骤：

步骤S301、控制器采集功率电路中负载侧电压u_a，计算其与理想负载电压的偏差值x₁＝Δu＝u_ref-u_a。

步骤S302、计算所述偏差值x₁的变化量，得到

基于x₁和x₂构造切换函数s＝kx₁+x₂，k＞0。

根据所述x₂的变化量还可以得到电网电压补偿控制器模型，具体为：

$\frac{{\mathrm{dx}}_2}{\mathrm{dt}}=-\frac{1}{\mathrm{LC}}{x}_1+\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_x{u}_d+e,$ 其中： $e=\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_{\mathrm{ref}}+\frac{d^2{u}_{\mathrm{ref}}}{{\mathrm{dt}}^2}-\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_s-\frac{1}{C}\frac{{\mathrm{di}}_a}{\mathrm{dt}}-\frac{d^2{u}_s}{{\mathrm{dt}}^2}$

该模型简洁地表明了控制系统受控的跟踪误差Δu与控制作用u_xu_d之间的数学关系；同时在该控制器模型中认为与电网有关的参数u_s、与负载有关的参数i_a以及参考信号u_ref均归结为控制器外部扰动变量e。

进一步的，构造切换函数s＝kx₁+x₂后，还可以根据

(其中

是对s进行微分处理)时控制系统收敛，得到切换不等式：

$\left\{\begin{array}{cc}{u}_x{u}_d<x_1-L{\mathrm{Ckx}}_2-\mathrm{LCe},& s>0\\ u_x{u}_d>x_1-{\mathrm{LCkx}}_2-\mathrm{LCe},& s<0\end{array}\right.$

当上式满足有：s＝kx₁+x₂＝0时，方程s＝0的解为：x₁(t)＝x₁(0)e^-kt，可以看到随着时间增大x₁趋向于零，即跟踪误差Δu趋向于零，控制系统是渐进稳定的。另外，由于此时系统只有一阶微分方程kx₁+x₂＝0来描述，其状态只由k决定，因而控制器对内部参数的变动和外部的扰动作用具有自适应性。受控制器的作用，改变u_xu_d可以使负载端电压稳定跟踪参考电压，从而保证负载正常工作。控制器控制负载端电压的过程归结为：判断s过零和计算不等式右边值两个过程。

在实际控制系统中，当取s＝0作为切换面时，控制器采用不同的反馈u_x使s(x₁，x₂)趋向s＝0并沿其以高频振荡向坐标原点移动，这种振荡会使切换函数频繁过零，导致功率电路开关频率过高，同时也可能激发系统未建模部分的强迫振荡，从而导致故障产生。为了防止这种现象，本发明所述方法在控制器中s输出端加入缓冲以降低切换频率，继续步骤S302；

步骤S303、控制器对切换函数s进行缓冲控制；

其中，缓冲控制时缓冲宽度为2δ；通过计算可以得到控制系统最大切换频率为：

根据上述频率公式可以看到，由于功率单元串联型功率电路具有多电平输出特性，改变直流电压能够优化功率电路的工作频率；如图4所示，为电路输出端开关频率变化情况，由图可知，若没有采用频率优化，则最大开关频率将保持在6kHz，优化后的某些时刻最大频率将至4kHz或2kHz。

步骤S304、控制器利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；

该步骤中，所述控制系统收敛条件为：

切换不等式为： $\left\{\begin{array}{cc}{u}_x{u}_d<x_1-{\mathrm{LCkx}}_2-\mathrm{LCe},& s>\mathrm{k\&delta;}\\ u_x{u}_d>x_1-{\mathrm{LCkx}}_2-\mathrm{LCe},& s<-\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.$

在满足该切换不等式的前提下，通过逻辑判断决定切换不等式中u_x的大小，并根据切换函数的缓冲控制决定了u_x的正负。开关函数u_x选择合适的反馈量满足切换不等式成立，得到优化后的开关函数u_x控制律，如下：

$u_x=\left\{\begin{array}{cc}n,(n-1)u_d<d<{\mathrm{nu}}_d& \\ n-1,(n-2)u_d<d<(n-1)u_d& \\ ......& ,s<-\mathrm{k\&delta;}\\ \mathrm{1,0}<d<u_d& \\ 0,d<0& \end{array}\right.;$ ；

$u_x=\left\{\begin{array}{cc}-n,-(n-1)u_d<d<{-\mathrm{nu}}_d& \\ -(n-1),-(n-2)u_d<d<-(n-1)u_d& \\ ......& ,s>\mathrm{k\&delta;}\\ -1,-u_d<d<0_{}& \\ 0,d>0& \end{array}\right.;$

式中，u_d为功率电路中各功率单元的直流侧输入电压；n＝1，2，...N，N为功率电路中功率单元的数量；当满足该不等式时，控制系统同样稳定收敛。

例如以n＝3为例，得到优化后的控制律为：

$u_x=\left\{\begin{array}{cc}\begin{array}{c}\mathrm{3,2}{u}_d<d<{3u}_d\\ 2,u_d<d<{2u}_d\\ \mathrm{1,0}<d<u_d\\ 0,d<0\end{array}& ,s<-\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.$ 和 $u_x=\left\{\begin{array}{cc}\begin{array}{c}-3,-3u_d<d<-2u_d\\ -2,{-2u}_d<d<-u_d\\ -1,u_d<d<0\\ 0,d>0\end{array}& ,s>\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.$

其余时间u_x保持缓冲状态；如图5所示，为功率电路输出端及功率单元的电压波形图，图中以n＝3为例进行说明，u为三个功率单元输出电压u₁、u₂、u₃的叠加。

通过优化后的控制律可以看出：控制系统可以根据受控对象自动选择合适的控制结构，来优化宏观的控制效果。由于电网电压很多情况下不都是大幅跌落，所以根据情况降低直流反馈电压便可以满足相应的跌落补偿需求。

步骤S305、采集功率电路所连接的电网电压u_s，并计算u_s与理想电网电压的差值d，判断该差值d在所述控制律中所处的数据段；

步骤S306、获取所述数据段对应的开关函数u_x，根据开关函数u_x的取值确定功率电路中投入工作的功率单元数；即不同的电网电压缺失程度来判断投入的功率单元数量。

例如：以上述n＝3为例，将当s＜-kδ，d＜u_d时，u_x取值1，选择功率单元1输出u_d，功率单元2及功率单元3输出0电压，则功率电路输出为u_d；若功率电路输出2u_d，则功率单元1、2输出u_d，功率单元3输出0。同样道理可分析输出为负的情况。其物理意义为：当误差比较大时，采用较大的u_x值增强反馈作用；误差较小时，u_x减小，反馈作用减弱，降低系统振荡，提高控制精度。反馈量u_x减小同时可以大幅降低功率电路工作频率，所以该控制方法在理论上可以改善功率设备的工作状态。

当n为其他值时控制逻辑同样。由于优化后的控制律依然满足切换不等式，所以控制系统是一个稳定收敛系统。

如图6所示，为本发明所述控制方法的结构框图，其中x₁为负荷电压与理想电压的误差，d为电网电压与理想电压的误差，x₂为x₁对时间的微分，s为切换函数，u_x为切换不等式，即开关函数。

本发明所述方法通过受控对象的变化控制器自动改变结构来适应输出的需要。输出电压信号是由基于非载波调制的方式产生，这一点有别于传统电压控制领域内利用载波相移调制的方式，能够以较小的开关频率实现较理想的控制效果。另外，传统的PI控制将会产生暂态振荡误差，其控制性能受多方面影响。本发明所述方法在控制串联多电平功率电路时，充分利用多电平的特性来优化电压输出效果，根据受控电压的变化自动调整投入工作的功率单元数量，避免了开关器件频繁动作，总体上可以降低工作频率，减少发热，提高系统安全性。

如图7所示，本发明还提供一种控制器，包括：

函数构造模块710，用于基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；式中k＞0；x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

缓冲控制模块720，用于对所述切换函数s进行缓冲控制；

逻辑判断模块730，用于利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；

电路控制模块740，用于基于电网电压u_s与理想电网电压的差值d在所述u_x控制律中的位置，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

其中，所述缓冲控制模块720对切换函数s进行缓冲控制得到控制系统最大切换频率

式中，u_x为控制器开关函数；u_d为功率电路中各功率单元的直流侧输入电压；2δ为缓冲宽度；L为功率电路中电感值；C为功率电路中电容值。

所述逻辑判断模块730中控制系统收敛条件为

切换不等式为：

$\left\{\begin{array}{cc}{u}_x{u}_d<x_1-{\mathrm{LCkx}}_2-\mathrm{LCe},& s>\mathrm{k\&delta;}\\ u_x{u}_d>x_1-{\mathrm{LCkx}}_2-\mathrm{LCe},& s<-\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.$

式中，

u_d为功率电路中各功率单元的直流侧输入电压；2δ为缓冲宽度；L为功率电路中滤波电感值；C为功率电路中滤波电容值；u_ref为理想负载电压；u_s为功率电路所连接的电网电压；i_a为功率电路中变压器原边电流。

所述逻辑判断模块730中得到的开关函数u_x控制律为：

$u_x=\left\{\begin{array}{cc}n,(n-1)u_d<d<{\mathrm{nu}}_d& \\ n-1,(n-2)u_d<d<(n-1)u_d& \\ ......& ,s<-\mathrm{k\&delta;}\\ \mathrm{1,0}<d<u_d& \\ 0,d<0& \end{array}\right.;$ ；

$u_x=\left\{\begin{array}{cc}-n,-(n-1)u_d<d<{-\mathrm{nu}}_d& \\ -(n-1),-(n-2)u_d<d<-(n-1)u_d& \\ ......& ,s>\mathrm{k\&delta;}\\ -1,-u_d<d<0_{}& \\ 0,d>0& \end{array}\right.;$

式中，u_d为功率电路中各功率单元的输入电压；n＝1，2，...N，N为功率电路中功率单元的数量。

进一步的，所述电路控制模块740包括：

电压采集子模块741，用于采集功率电路所连接的电网电压u_s；

误差计算子模块742，用于计算所述u_s与理想电网电压的差值d；

函数生成子模块743，用于判断所述差值d在所述控制律中所处的数据段，得到该数据段对应的开关函数u_x；

电路控制子模块744，用于根据得到的所述开关函数u_x的取值，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种多电平功率电路控制方法，其特征在于，包括：

A，控制器基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s=kx₁+x₂；式中k＞0，x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

B，控制器对所述切换函数s进行缓冲控制，得到控制系统最大切换频率

式中，u_x为控制器开关函数；u_d为功率电路中各功率单元的直流侧电压；2δ为缓冲宽度；L为功率电路中滤波电感值；C为功率电路中滤波电容值；

C，控制器利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；其中，所述控制系统收敛条件为

切换不等式为：

$\left\{\begin{array}{cc}{u}_x{u}_d<x_1-\mathrm{LC}{\mathrm{kx}}_2-\mathrm{LCe},& s>\mathrm{k\&delta;}\\ u_x{u}_d>x_1-\mathrm{LC}{\mathrm{kx}}_2-\mathrm{LCe},& s<-\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.$

所述开关函数u_x控制律为：

$u_x=\left\{\begin{array}{c}n,(n-1)u_d<d<{\mathrm{nu}}_d\\ n-1,(n-2)u_d<d<(n-1)u_d\\ ......\\ \mathrm{1,0}<d<u_d\\ 0,d<0\end{array}\right.,s<-\mathrm{k\&delta;};;$

$u_x=\left\{\begin{array}{c}-n,-(n-1)u_d<d<{-\mathrm{nu}}_d\\ -(n-1),-(n-2)u_d<d<-(n-1)u_d\\ ......\\ -1,-u_d<d<0\\ 0,d>0\end{array}\right.,s>\mathrm{k\&delta;};$

上述式中， $e=\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_{\mathrm{ref}}+\frac{d^2{u}_{\mathrm{ref}}}{{\mathrm{dt}}^2}-\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_s-\frac{1}{C}\frac{{\mathrm{di}}_a}{\mathrm{dt}}-\frac{d^2{u}_s}{{\mathrm{dt}}^2};$ 2δ为缓冲宽度；L为功率电路中滤波电感值；C为功率电路中滤波电容值；u_ref为理想负载电压；u_s为功率电路所连接的电网电压；i_a为功率电路中变压器原边电流；n=1,2,...N，N为功率电路中功率单元的数量；其中，

是对s的微分处理；

D，控制器采集功率电路所连接的电网电压u_s，并计算u_s与理想电网电压的差值d，判断该差值d在所述控制律中所处的数据段，得到该数据段对应的开关函数u_x，根据开关函数u_x的取值确定功率电路中投入工作的功率单元数。

2.一种控制器，其特征在于，包括：

函数构造模块，用于基于功率电路中负载侧电压，构造切换函数s＝kx₁+x₂；式中k＞0；x₁为负载侧电压与理想负载电压的差值；

缓冲控制模块，用于对所述切换函数s进行缓冲控制，得到控制系统最大切换频率

式中，u_x为控制器开关函数；u_d为功率电路中各功率单元的直流侧输入电压；2δ为缓冲宽度；L为功率电路中滤波电感值；C为功率电路中滤波电容值；

逻辑判断模块，用于利用缓冲控制后的切换函数s和控制系统收敛条件得到切换不等式，并基于该切换不等式进行逻辑判断，得到开关函数u_x的控制律；其中，控制系统收敛条件为

切换不等式为：

$\left\{\begin{array}{cc}{u}_x{u}_d<x_1-\mathrm{LC}{\mathrm{kx}}_2-\mathrm{LCe},& s>\mathrm{k\&delta;}\\ u_x{u}_d>x_1-\mathrm{LC}{\mathrm{kx}}_2-\mathrm{LCe},& s<-\mathrm{k\&delta;}\end{array}\right.;$

开关函数u_x控制律为：

$u_x=\left\{\begin{array}{c}n,(n-1)u_d<d<{\mathrm{nu}}_d\\ n-1,(n-2)u_d<d<(n-1)u_d\\ ......\\ \mathrm{1,0}<d<u_d\\ 0,d<0\end{array}\right.,s<-\mathrm{k\&delta;};;$

$u_x=\left\{\begin{array}{c}-n,-(n-1)u_d<d<{-\mathrm{nu}}_d\\ -(n-1),-(n-2)u_d<d<-(n-1)u_d\\ ......\\ -1,-u_d<d<0\\ 0,d>0\end{array}\right.,s>\mathrm{k\&delta;};$

其中， $e=\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_{\mathrm{ref}}+\frac{d^2{u}_{\mathrm{ref}}}{{\mathrm{dt}}^2}-\frac{1}{\mathrm{LC}}{u}_s-\frac{1}{C}\frac{{\mathrm{di}}_a}{\mathrm{dt}}-\frac{d^2{u}_s}{{\mathrm{dt}}^2};$ 2δ为缓冲宽度；L为功率电路中滤波电感值；C为功率电路中滤波电容值；u_ref为理想负载电压；u_s为功率电路所连接的电网电压；i_a为功率电路中变压器原边电流；n=1,2,...N，N为功率电路中功率单元的数量；其中，是对s的微分处理；

电路控制模块，包括：

电压采集子模块，用于采集功率电路所连接的电网电压u_s；

误差计算子模块，用于计算所述u_s与理想电网电压的差值d；

函数生成子模块，用于判断所述差值d在所述控制律中所处的数据段，得到该数据段对应的开关函数u_x；

电路控制子模块，用于根据得到的所述开关函数u_x的取值，确定功率电路中投入工作的功率单元数。

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