CN109066686A - 一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构 - Google Patents

Abstract

一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构。所述的柔性开关站互联结构由若干柔性开关站构成节点，每个柔性开关站的输入端连接高压交流母线，柔性开关站的输出端分别连接低压交流母线与低压直流母线；低压交流母线的末端通过柔性多状态开关相连接，低压直流母线的末端通过DC‑DC变换器相连接；低压交流母线与低压直流母线上均连接有负荷、储能元件和分布式电源。本发明将具有交直流电压转换、功率分配功能的柔性开关站通过柔性多状态开关和DC‑DC变换器进行互联。相比于传统变电站，柔性开关站互联系统具有潮流主动控制、拓扑灵活构建、消纳分布式能源，多电压等级互联、交直流统一分配等优点，提升了供电可靠性与多样性。

Description

一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构

技术领域

本发明涉及一种柔性开关站。

背景技术

在传统的变电站配电结构中，常常采用放射状供电结构，变电站彼此孤立，供电需求以及潮流需要提前设计。随着城市不断发展，部分变电站瞬时功率需求不断提升，单一变电站难以满足特殊的负荷需求。期间也有人提出了变电站的环状互联结构，并通过联络开关进行功率支援，但带来的问题是，变电站串联增大了短路电流，对于联络开关的可靠性及成本提出了非常苛刻的要求。传统机械式的开关寿命短，响应慢，功率调节不连续，开断过程会对电网产生冲击，如果作为配电网网状结构互联的开关，不具有灵活调节配电网的能力。

在已建设的配电系统中，已有的配电网技术较为成熟，但面对城市发展依然存在很多问题。近年光伏风能等分布式发电发展迅速，大量分布式能源接入已有的配电网，传统的辐射式无源网络变为一个有源器件分布的网络，潮流将不再单一地由变电站流向各个负荷，系统容量设计困难；且分布式能源发出的电力随时间不规律变化，带来电压不稳、频率偏移等一系列电能质量问题。从负荷端考虑，充电汽车的不断普及使得充电桩数量增加，由于汽车具有时间集中但地域不确定充电的特性，所以存在着短时间大量分布式负载接入电网问题。传统配电网的保护以及容量设计既无法满足运行安全，也无法平衡大量短时的负载需求。所以构建具有互联与储能结构的交直流混合配网结构非常有必要。

专利CN201710732987提出了一种多微网柔性互联系统，将柔性开关引入了配电网，具有潮流双向移动以及限制故障电流的功能，但考虑整个柔性系统时，未能将变电站纳入，不能达到统一控制。专利CN201710732969对其做出了改进，将变电站纳入了互联系统，但其仅构建交流互联系统，未构建直流互联线路，考虑在消纳直流负载和分布式能源时，直流能更好的应对负荷突变以及利用电容储能。

发明内容

本发明目的在于克服传统变电站互联结构不稳定的缺点，增加直流互联功能，解决变电站之间高可靠性互联及不同形式电网电压互联问题，提出一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构。本发明可以提供实时精细潮流调节优化能力，配合顶层的潮流优化算法，能够快速跟踪分布式能源和负荷的动态变化，确保配电网实时处在优化的运行状态。可以使传统辐射状配电网成为网状连接，实现不同配电区域的互联互通互济。

本发明由多个柔性开关站构成节点，每个柔性开关站的输入端连接高压交流母线，柔性开关站的输出端分别连接低压交流母线与低压直流母线。多根低压交流母线的末端通过柔性多状态开关相连接。柔性开关站将上级交流电压变换为直流电压引出，连接至低压直流母线。多根低压直流母线的末端通过DC-DC变换器相连接。低压交流母线接入工业负荷与发电设施。接入低压直流母线的负荷分为直接接入与间接接入两种，直接接入直流母线的负荷为对应电压等级的直流负载，间接接入直流母线的负荷为通过逆变器连接的交流负载、光伏能源、水电能源、风力能源，以及通过DC-DC变换器连接的超级电容储能单元、蓄电池储能阵列等。

本发明的柔性开关站由三相整流器、两相逆变器、高频变压器、两相整流器和三相逆变器构成。三相整流器连接上级三相交流高压，三相整流器的输出端连接至直流汇流线，直流汇流线连接至两相逆变器的输入端，两相逆变器的输出端与高频变压器的输入端连接，高频变压器的输出端和两相整流器输入端连接，两相整流器输出端连接至低压直流母线，该低压直流母线通过三相逆变器连接至下级交流母线。其中两相逆变器、高频变压器、两相整流器构成一个高频变换器，直流汇流线上可并联多个高频变换器，根据高频变换器中高频变压器的不同变比，高频变换器的输出端接至不同电压等级的直流母线，构成变电站的多电压等级输出。

所述三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关、DC-DC变换器均具有微处理器和驱动电路，驱动电路用于接受微处理器的触发信号。

所述的柔型多状态开关可以为两个电压源换流器通过背靠背的形式构成，也可以是通过在柔性多状态开关和变电站之间加入升压或者降压变换器构成的多电压等级的柔性变换器。电压等级较低时，采用两电平或者三电平拓扑，电压等级较高时采用模块化多电平或者多重化技术。

本发明中的DC-DC变换器用于连接不同等级直流电压，采用可以使能量双向流动的并联boost-buck结构。

本发明中所有电力电子元件均采用全控型的功率器件IGBT或者GTO。

本发明对柔性开关站互联结构的控制采用四级控制方法。所述的四级控制为顶层控制、第二层控制、第三层控制和第四层控制。顶层控制为供电侧负荷统计及各柔性开关站的功率分配，协调电力供给与用户需求；第二层控制为对柔性开关站、柔性多状态开关、DC-DC变换器的协调及保护控制，主要功能有交流电网状态检测、直流电网状态检测，潮流最优调度，多电力电子设备配合通信，保护设备之间的通信；第三层控制为电力电子装置的闭环控制，为将交流电网变换器解耦运行控制，直流电网电压电流串行控制；第四层控制为电力电子元件的调制与驱动，对电力电子元件进行开通关断控制。

顶层控制中，由供电侧的终端电能表、电站台区表分别获取实时用电信息，并调用历史用电数据，统计用电侧负荷需求，送入中央计算机进行各柔性开关站功率分配。第二层控制设在柔性开关站内部，柔性开关站内部的计算机通过互联网接收顶层功率分配的信息。高压交流母线、低压交流母线上安装有电压互感器、电流互感器、频率计，测量交流电压、电流、频率电气信号量；直流汇流线、低压直流母线安装有静电电压表、直流电流互感器测量直流电压、电流电气量，最后送入给柔性开关站内部的计算机。计算机将运算过后的功率输出量分配给柔性开关站的三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器，同时将检测到的故障信息也以保护信号的形式传输给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器。第三层控制为三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器接收上层潮流分配及保护信号，其中潮流被分解为P、Q、F、Vdc、Vac五个控制目标量，使用dq解耦法在微处理器中运算三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关的闭环控制数据，使用电压电流双闭环法法在微处理器中运算DC-DC变换器的闭环控制数据，微处理器接收短路故障传递信息，并快速调整第四层控制的触发模式。第四层控制由三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路组成，用于接收微处理器的控制信号并对其调制输出给电力电子元件，同时接收故障信号，对电力电子元件进行全关断。

本发明的柔性开关站具有连接多种电压等级及多种形式电能的特性。其内部拓扑结构为多种电压等级的交直交结构，并具有交流异步连接的特性，通过高频变压器实现电气隔离。多个柔性开关站互联运行时，由顶层中央计算机进行用电负荷统计与柔性开关站功率分配，向实施第二层控制的柔性开关站内部的计算机发出功率分配计算结果，柔性开关站内部的计算机将功率信号传递给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器，实现多个柔性开关站之间交换功率，以及交直流电网间交换功率。

当低压交流母线或低压直流母线出现故障时，第二层控制的电流互感器、电压互感器可以快速检测故障电流，并由第二层控制柔性开关站内部的计算机处理，发送限制故障电流的指令给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器的微处理器，微处理器作为第三层控制接收指令，调整电流、电压、功率环，第四层控制三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路，接受微处理器信号，并闭锁电力电子元件达到隔离故障的作用。

在正常运行情况下，柔型多状态开关能够按照顶层调度指令实现数条低压交流母线间的灵活功率交换；当某条低压交流母线因故障退出运行时，第二层控制中的电压互感器、电流互感器检测到故障电压、电流信号，将信号传递给计算机处理，计算机再传递给第三层控制中柔性多状态开关中的微处理器，将微处理器运行的模式由P-Q控制方式切换至V-F控制，使得该低压交流母线上的电压及频率稳定，保证重要交流负荷的供电需求。

本发明的DC-DC变换器用于连接不同等级直流电压。正常运行状态下，按照顶层调度指令功率能够双向流通，更好的减小分布式能源对电网带来的不稳定因素，在一座变电站退出运行或者直流母线故障的状态下，第二层控制中的电压互感器、电流互感器检测到故障电压、电流信号，将信号传递给计算机处理，计算机再传递给第三层控制中DC-DC变换器的微处理器，DC-DC变换器的微处理器作为第三层控制接受指令，提高直流功率，或者直接令第四层控制的驱动电路快速闭锁开关管。

本发明与现有技术相比，优点在于：

1、既可以实现变电站环网运行，又可以保证功率的主动分配，实现多变电站统一协调工作。

2、可以保证在某一个变电站故障时，其他变电站能够向故障变电站母线负载供电，保证重要负荷的转供。

3、增加直流能量流通回路，便于消纳分布式能源与直流负载。

4、基于直流电压的平稳性，便于构成储能设备。

5、能够连接多电压等级的交流电网与直流电网。

6、连接交流电网与直流电网，让能量流动更为柔性，而减少能量堆积与不足，降低全网的损耗。

7、快速隔离故障，并能识别故障类型，实现电力电子变换器控制策略切换。

8、有效限制故障电流，降低了多个变电站合环运行时对断路器等一次开关设备的容量需求。

附图说明

图1为本发明一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构；

图2为本发明中柔性开关站的一种典型结构；

图3为本发明中柔性多状态开关的一种典型结构；

图4为本发明中DC-DC变换器的一种典型结构；

图5为柔性开关站互联结构的典型控制结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明实施例包括若干柔性开关站、柔性多状态开关、DC-DC变换器、负荷、储能元件、分布式电源、低压直流母线和低压交流母线。每个柔性开关站的输入端连接高压交流母线，柔性开关站的两种输出端分别连接低压交流母线与低压直流母线。多根低压交流母线的末端通过柔性多状态开关相连接。柔性开关站将上级交流电压变换为直流电压，引出连接至低压直流母线。多根低压直流母线的末端通过DC-DC变换器相连接。低压交流母线上分别接入传统的工业负荷与传统的发电设施。接入低压直流母线的负荷分为直接接入与间接接入两种，直接接入直流母线的负荷为对应电压等级的直流负载，间接接入直流母线的负荷为通过逆变器连接的交流负载、光伏能源、水电能源、风力能源，以及通过DC-DC变换器连接的超级电容储能单元、蓄电池储能阵列等。

柔性开关站的一种结构如图2所示，由三相整流器、两相逆变器、高频变压器、两相整流器和三相逆变器构成。高压交流通过三相整流器连接至直流汇流线，直流汇流线连接至两相逆变器的输入端，两相逆变器的输出端与高频变压器的输入端连接，高频变压器的输出端和两相整流器输入端连接，两相整流器输出端连接至低压直流母线，该低压直流母线通过三相逆变器连接至低压交流母线。其中两相逆变器、高频变压器和两相整流器构成一个高频变换器，根据高频变换器中高频变压器的不同变比，高频变换器的输出端接至不同电压等级的低压直流母线。各开关站能够根据运行状态进行主动负荷分配，从配电网角度来说，采用互联方式扩大了各柔性开关站的有效供电半径,有助于配电网供电能力与运行水平的提升。

如图3所示，柔性多状态开关连接两个不同电压等级的低压交流母线。交直变换器的输入端连接至低压交流母线的末端，交直变换器的输出端连接到第一直流母线1，第一直流母线1再连接至升压变换器或降压变换器的输入端或降压变换器的输入端，升压变换器或降压变换器的输出端连接至第二直流母线2，第二直流母线2连接至直交变换器的输入端，直交变换器的输出端连接其他低压交流母线。由于柔性多状态开关具有第一直流母线1和第二直流母线2，所以可以构成并联结构连接多端低压交流母线。当任意一条低压交流母线上负荷增大，出现功率缺口时，其余柔性开关站通过柔性多状态开关可以向这条低压交流母线连续柔性供给能量。当其中有一条低压交流母线出现短路故障时，柔性开关可根据上层控制检测设备快速闭锁相应端；若低压交流母线出现断路故障时，柔性开关也可以根据上层控制检测设备的判断进行孤网供电模式，保证线路上的重要负载供电。

DC-DC变换器用于连接两条低压直流母线，连接关系如图4所示，直交变换器的输入端连接至低压直流母线的末端，直交变换器的输出端连接到第三交流高频母线3，第三交流高频母线3再连接至高频变压器的输入端，高频变压器的输出端连接至第四交流高频母线4，第四交流高频母线4连接至交直变换器的输入端，交直变换器输出端连接其他低压直流母线。交流高频变压器一方面起到了电气隔离的作用，故障电流无法穿越，并且可以改变电压等级，另一方面交流高频变压器磁芯比工频变压器小很多，节省了变流器的占地面积。当上层检测设备检测到DC-DC变换器连接的两条低压直流母线中的分布式能源与负载供需平衡时，DC-DC变换器保持恒压工作模式；当检测其中一条低压直流母线的分布式能源与负载供需不平衡时，其余低压直流母线上的分布式电源或储能装置可通过变换器进行功率支援，并在功率较大时进入恒流模式，保护DC-DC变换器。当低压直流母线出现短路故障时，可通过闭锁DC-DC变换器切断与其他低压直流母线的联系。

如图5所示，本发明对柔性开关站互联结构的控制采用四级控制方法。所述的四级控制为顶层控制、第二层控制、第三层控制和第四层控制。顶层控制为供电侧负荷统计及各柔性开关站功率分配，协调电力供给与用户需求；第二层控制为柔性开关站、柔性多状态开关、DC-DC变换器的协调及保护控制，主要功能有交流电网状态检测、直流电网状态检测，潮流最优调度，多电力电子设备配合通信，保护设备之间的通信；第三层控制为电力电子装置的闭环控制，将交流电网变换器解耦运行控制，直流电网电压电流串行控制；第四层控制为电力电子元件的调制与驱动，对电力电子元件进行开通关断控制。

顶层控制中，由供电侧的终端电能表、电站台区表分别获取实时用电信息，并调用历史用电数据，统计用电侧负荷需求，送入中央计算机进行各柔性开关站功率分配。第二层控制设在柔性开关站内部，柔性开关站内部的计算机通过互联网接收顶层功率分配的信息。高压交流母线、低压交流母线上安装有电压互感器、电流互感器、频率计，测量电压、电流、频率电气信号量；直流汇流线、低压直流母线安装有静电电压表、直流电流互感器测量电压、电流电气量，最后送入给柔性开关站内部的计算机。计算机将运算过后的功率输出量分配给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器，同时将检测到的故障信息也以保护信号的形式传输给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器。第三层控制中，三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关以及DC-DC变换器中的微处理器接收上层潮流分配及保护信号，其中潮流被分解为P、Q、F、Vdc、Vac五个控制目标量，使用dq解耦法在微处理器中运算三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关的闭环控制数据，使用电压电流双闭环法法在微处理器中运算DC-DC变换器的闭环控制数据，微处理器接收短路故障传递信息，并快速调整第四层控制的触发模式。第四层控制由三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路组成。三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路接收微处理器的控制信号并对其调制输出给电力电子元件，同时接收故障信号，对电力电子元件进行全关断。

当低压交流母线或低压直流母线出现故障时，第二层控制的电流互感器、电压互感器可以快速检测故障电流，并由第二层控制柔性开关站内部的计算机处理，发送限制故障电流的指令给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器的微处理器，微处理器作为第三层控制接收指令，调整电流、电压、功率环，第四层控制三相整流器、两相逆变器、高频变压器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路，接受微处理器信号，并闭锁电力电子元件达到隔离故障的作用。

在正常运行情况下，柔型多状态开关能够按照顶层调度指令实现数条低压交流母线间的灵活功率交换；当某条低压交流母线因故障退出运行时，第二层控制中的电压互感器、电流互感器检测到故障电压、电流信号，将信号传递给计算机处理，计算机再传递给第三层控制中柔性多状态开关中三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器的的微处理器，将微处理器运行的模式由P-Q控制方式切换至V-F控制，使得该低压交流母线上的电压及频率稳定，保证重要交流负荷的供电需求。

本发明的DC-DC变换器用于连接不同等级直流电压。正常运行状态下，按照顶层调度指令功率能够双向流通，更好地减小分布式能源对电网带来的不稳定因素，在一座变电站退出运行或者直流母线故障的状态下，第二层控制中的电压互感器、电流互感器检测到故障电压、电流信号，将信号传递给计算机处理，计算机再传递给第三层控制中DC-DC变换器的微处理器，DC-DC变换器的微处理器作为第三层控制接受指令，提高直流功率，或者直接令第四层控制的驱动电路快速闭锁开关管。

Claims (6)

1.一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构，其特征在于，所述的柔性开关站互联结构由若干柔性开关站构成节点，每个柔性开关站的输入端连接高压交流母线，柔性开关站的输出端分别连接低压交流母线与低压直流母线；低压交流母线的末端通过柔性多状态开关相连接，低压直流母线的末端通过DC-DC变换器相连接；低压交流母线与低压直流母线上均连接有负荷、储能元件和分布式电源。

2.根据权利要求1所述的柔性开关站互联结构，其特征在于，所述的柔性开关站由三相整流器、两相逆变器、高频变压器、两相整流器和三相逆变器构成；三相整流器连接上级三相交流高压，三相整流器的输出端连接至直流汇流线，直流汇流线连接至两相逆变器的输入端，两相逆变器的输出端与高频变压器的输入端连接，高频变压器的输出端和两相整流器输入端连接，两相整流器输出端连接至低压直流母线，该低压直流母线通过三相逆变器连接至下级交流母线。其中两相逆变器、高频变压器、两相整流器构成一个高频变换器，根据高频变换器中高频变压器的不同变比，高频变换器的输出端接至不同电压等级的直流母线，构成变电站的多电压等级输出；所述三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中均有微处理器和驱动电路。

3.根据权利要求1所述柔性开关站互联结构，其特征在于，所述的柔性多状态开关连接两个不同电压等级的低压交流母线；交直变换器的输入端连接至低压交流母线的末端，交直变换器的输出端连接到第一直流母线(1)，第一直流母线(1)再连接至升压变换器或降压变换器的输入端或降压变换器的输入端，升压变换器或降压变换器的输出端连接至第二直流母线(2)，第二直流母线(2)连接至直交变换器的输入端，直交变换器的输出端连接其他低压交流母线；当任意一条低压交流母线上负荷增大，出现功率缺口时，其余柔性开关站通过柔性多状态开关向这条低压交流母线连续柔性供给能量；当其中有一条低压交流母线出现短路故障时，柔性开关根据上层控制检测设备快速闭锁相应端；若交流母线出现断路故障时，柔性开关根据上层控制检测设备的判断进行孤网供电模式，保证线路上的重要负载供电。

4.根据权利要求1所述柔性开关站互联结构，其特征在于，所述的DC-DC变换器用于连接两条低压直流母线；直交变换器的输入端连接至低压直流母线的末端，直交变换器的输出端连接到第三交流高频母线(3)，第三交流高频母线(3)再连接至高频变压器的输入端，高频变压器的输出端连接至第四交流高频母线(4)，第四交流高频母线(4)连接至交直变换器的输入端，交直变换器输出端连接其他低压直流母线；当上层检测设备检测到DC-DC变换器连接的两条低压直流母线中的分布式能源与负载供需平衡时，DC-DC变换器保持恒压工作模式；当检测其中一条低压直流母线的分布式能源与负载供需不平衡时，其余低压直流母线上的分布式电源或储能装置可通过DC-DC变换器进行功率支援，并在功率较大时进入恒流模式，保护DC-DC变换器；当低压直流母线出现短路故障时，可通过闭锁DC-DC变换器切断与其他低压直流母线的联系。

5.根据权利要求1所述柔性开关站互联结构，其特征在于，对所述的柔性开关站互联结构的控制采用四级控制方法，所述的四级控制为顶层控制、第二层控制、第三层控制和第四层控制；顶层控制为供电侧负荷统计及各柔性开关站功率分配，协调电力供给与用户需求；第二层控制为柔性开关站、柔性多状态开关、DC-DC变换器的协调及保护控制，主要功能有交流电网状态检测、直流电网状态检测，潮流最优调度，多电力电子设备配合通信，保护设备之间的通信；第三层控制为电力电子装置的闭环控制，将交流电网变换器解耦运行控制，直流电网电压电流串行控制；第四层控制为电力电子元件的调制与驱动，对电力电子元件进行开通关断控制。

6.根据权利要求5所述柔性开关站互联结构，其特征在于，所述的顶层控制中，由供电侧的终端电能表、电站台区表分别获取实时用电信息，并调用历史用电数据，统计用电侧负荷需求，送入中央计算机进行各柔性开关站功率分配；所述的第二层控制设在柔性开关站内部，柔性开关站内部的计算机通过互联网接收顶层功率分配的信息，高压交流母线、低压交流母线上安装有电压互感器、电流互感器、频率计，测量交流电压、电流、频率电气信号量；直流汇流线、低压直流母线安装有静电电压表、直流电流互感器测量直流电压、电流电气量，最后送入给柔性开关站内部的计算机，计算机将功率输出量分配给三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器，同时将检测到的故障信息也以保护信号的形式传输给三相整流器、两相逆变器、高频变压器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器；所述的第三层控制中，三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关，以及DC-DC变换器中的微处理器接收上层潮流分配及保护信号，其中潮流被分解为P、Q、F、Vdc、Vac五个控制目标量，使用dq解耦法在微处理器中运算三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关的闭环控制数据，使用电压电流双闭环法在微处理器中运算DC-DC变换器的闭环控制数据，微处理器接收短路故障传递信息，并快速调整第四层控制的触发模式；所述的第四层控制由三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路组成，三相整流器、两相逆变器、两相整流器、三相逆变器、柔性多状态开关和DC-DC变换器的驱动电路接收微处理器的控制信号并对其调制输出给电力电子元件，同时接收故障信号，对电力电子元件进行全关断。