CN113972817A - 固态变压器故障处理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种固态变压器故障处理系统，包括级联连接的第一功率单元和第二功率单元，第一功率单元包括第一辅源、第一控制模块和第一通讯模块，第一辅源及第一控制模块电连接第一母线电容的两端，第一控制模块检测第一母线电容的电压；第二功率单元包括第二辅源、第二控制模块，第二辅源及第二控制模块电连接第二母线电容的两端，第一通讯模块在第一控制模块检测到第一母线电容的电压大于阈值时，输出故障信息给第二控制模块，以在接收到故障信息时关闭第二辅源。本申请实施例可以在级联的任意功率单元故障时，正常功率单元可以关闭自身辅源，降低故障功率单元的母线电容电压，确保故障单元的母线电容电压在安全范围内。

Description

固态变压器故障处理系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种固态变压器故障处理系统。
背景技术
传统的电力变压器作为电力系统的基本设备，无法实现直流电压变换。近年来，随着电力电子技术的快速发展，固态变压器作为一种新型的变压器受到了广泛关注。固态变压器除了具有体积小的优点，还能完成电能质量管理以及新能源接入等任务，更能在直流电网中作为电压变换以及能量管理的关键设备，因而成为目前的研究热点。
固态变压器的中压辅源可以采用分布式结构，辅源由每个级联单元的母线进行取电。若辅源发生损坏的情况，中压上电时损坏的级联单元母线电容的电荷消耗极少，使该级联单元母线电压升高而损坏母线电容。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种固态变压器故障处理系统，可以在级联的任意功率单元出现故障时，正常工作的功率单元可以关闭自身的辅源，降低故障功率单元的母线电容电压，从而可以确保故障单元的母线电容电压在安全范围内，避免故障进一步扩散，提高系统的可靠性。
第一方面，本申请的实施例提供一种固态变压器故障处理系统，包括级联连接的第一功率单元和第二功率单元；所述第一功率单元包括第一母线电容、第一辅源、第一控制模块和第一通讯模块，所述第一通讯模块电连接于所述第一控制模块，所述第一辅源以及所述第一控制模块均电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一控制模块电连接于所述第一辅源；所述第一控制模块被配置为检测所述第一母线电容的电压；所述第二功率单元包括第二母线电容、第二辅源、第二控制模块，所述第二控制模块电连接于所述第一通讯模块，所述第二辅源以及所述第二控制模块均电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联连接；所述第二控制模块电连接于所述第二辅源，所述第二控制模块被配置为检测所述第二母线电容的电压；所述第一通讯模块被配置为在所述第一控制模块检测到所述第一母线电容的电压满足预设条件，例如电压大于或等于第一阈值时，输出故障信息给所述第二控制模块，所述第二控制模块用于在接收到所述故障信息时关闭所述第二辅源。
采用本申请的实施例，通过第一功率单元中的第一检测电路检测第一母线电容的电压，由此所述第一功率单元中的第一控制模块可以在检测到第一母线电容的电压大于或等于预设阈值时，将故障信息通过第一通讯模块输出给第二功率单元中的第二控制模块，基于这样的设计，第二控制模块可以根据接收到的故障信息关闭第二功率单元中的辅源。这样不仅可以将故障功率单元中的母线电容电压控制在安全电压范围内，还可以防止故障进一步扩散到其他正常功率单元中，提高固态变压器系统的可靠性。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块被配置为在所述第一通讯模块发送故障信息给所述第二控制模块后，关闭所述第一辅源。基于这样的设计，在功率单元发生故障时，不仅可以发送故障信息给其他正常工作的功率单元，还可以关闭自身的辅源，避免故障进一步扩散。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块包括第一检测电路，所述第二控制模块包括第二检测电路，所述第一检测电路电连接于所述第一母线电容的两端，以检测所述第一母线电容的电压；所述第二检测电路电连接于所述第二母线电容的两端，以检测所述第二母线电容的电压。基于这样的设计，可以通过第一检测电路和第二检测电路的检测来确定第一功率单元和第二功率单元是否发生故障。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块还包括第一控制电路，所述第二控制模块还包括第二控制电路，所述第一控制电路电连接于所述第一通讯模块，所述第二控制电路电连接于所述第一通讯模块；所述第一控制电路被配置为在所述第一检测电路检测到的所述第一母线电容的电压大于或等于第一阈值时，将所述故障信息通过所述第一通讯模块传输给所述第二控制电路，所述第一控制电路根据所述第一母线电容的电压控制所述第一辅源的状态；所述第二检测电路将检测到的所述第二母线电容的电压传输给所述第二控制电路，所述第二控制电路被配置为在接收到所述故障信息时，关闭所述第二辅源。基于这样的设计，在第一功率单元发生故障时，所述第二功率单元可以及时的接收到故障信息，并且可以及时的关闭自身辅源。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块还包括第一栓锁电路，所述第一栓锁电路电连接于所述第一控制电路与所述第一辅源之间；所述第一控制电路被配置为在所述第一通讯模块发送故障信息给所述第二控制电路后，输出第一信号给所述第一栓锁电路，所述第一栓锁电路被配置为根据所述第一信号关闭所述第一辅源。通过第一栓锁电路的设计，可以对第一辅源进行关闭。
在一种可能的设计中，所述第二控制模块还包括第二栓锁电路，所述第二栓锁电路电连接于所述第二控制电路与所述第二辅源之间；所述第二控制电路被配置为在接收到所述故障信息后，输出第二信号给所述第二栓锁电路，所述第二栓锁电路被配置为根据所述第二信号关闭所述第二辅源。通过第二栓锁电路的设计，可以对第二辅源进行关闭。
第二方面，本申请的实施例还提供一种固态变压器故障处理系统，所述固态变压器故障处理系统包括级联连接的第一功率单元和第二功率单元；所述第一功率单元包括第一母线电容以及第一辅源，所述第一辅源以及所述第一控制模块均电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一控制模块电连接于所述第一辅源；所述第一控制模块包括第一检测电路，所述第一检测电路电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一检测电路被配置为检测所述第一母线电容的电压；所述第二功率单元包括第二母线电容及第二辅源，所述第二辅源电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联连接；所述第一控制模块被配置为在所述第一检测电路检测到所述第一母线电容的电压小于或等于第二阈值时，关闭所述第一辅源。
本申请的实施例中，所述第一功率单元与所述第二功率单元之间级联连接，所述第一母线电容与所述第二母线电容串联连接，并且所述第一母线电容和所述第二母线电容的总电压不变。由此，若所述第一功率单元发生异常时，所述第一母线电容的电压将会上升时，那么所述第二母线电容的电压将会下降。基于这样的设计，所述第一控制模块可以在所述第一检测电路检测到所述第一母线电容的电压低于预设阈值时，即可关闭所述第一辅源。本申请实施例中，每个功率单元可以通过各自的检测电路检测母线电容电压是否下降，并可以在检测到母线电容电压下降到阈值时关闭辅源。因此，级联的任意功率单元出现故障时，正常工作的功率单元可以关闭自身的辅源，降低故障功率单元的母线电容电压，从而确保故障单元母线电容电压在安全范围内，避免故障进一步扩散。
在一种可能的设计中，所述第二控制模块包括第二检测电路，所述第二检测电路电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二检测电路被配置为检测所述第二母线电容的电压。基于这样的设计，本申请实施例可以通过第一检测电路来确定第一功率单元是否发生故障。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块还包括第一控制电路，所述第二控制模块还包括第二控制电路，所述第一检测电路还被配置为将检测到的所述第一母线电容的电压传输给所述第一控制电路，所述第一控制电路被配置为根据所述第一母线电容的电压控制所述第一辅源的状态；所述第二检测电路还被配置为将检测到的所述第二母线电容的电压传输给所述第二控制电路，所述第二控制电路被配置为根据所述第二母线电容的电压控制所述第二辅源的状态。基于这样的设计，本申请的实施例可以通过第一控制电路和第二控制电路对应控制第一辅源和第二辅源的状态。
在一种可能的设计中，所述第一控制模块还包括第一栓锁电路，所述第一栓锁电路电连接于所述第一控制电路与所述第一辅源之间；所述第一控制电路被配置为在所述第一检测电路检测到所述第一母线电容的电压低于预设阈值时，输出第一信号给所述第一栓锁电路，所述第一栓锁电路被配置为根据所述第一信号关闭所述第一辅源。通过第一栓锁电路的设计，可以对第一辅源进行关闭。
在一种可能的设计中，所述第二控制模块还包括第二栓锁电路，所述第二栓锁电路电连接于所述第二控制电路与所述第二辅源之间；所述第二控制电路被配置为在所述第二检测电路检测到所述第二母线电容的电压小于或等于第二阈值时，输出第二信号给所述第二栓锁电路，所述第二栓锁电路被配置为根据所述第二信号关闭所述第二辅源。通过第二栓锁电路的设计，可以对第二辅源进行关闭。
在一种可能的设计中，所述第一功率单元还包括第一均压模块，所述第二功率单元还包括第二均压模块，所述第一均压模块与所述第二均压模块串联连接，所述第一均压模块并联于所述第一母线电容的两端，所述第二均压模块并联于所述第二母线电容的两端；若所述第一母线电容的电压小于或等于第二阈值且所述第一辅源和所述第二辅源均为关闭状态，所述第一均压模块与所述第二均压模块均衡所述第一母线电容和所述第二母线电容的电压。基于这样的设计，本申请实施例可以通过所述第一均压模块和第二均压模块对所有母线电容进行均压，以均衡所述第一母线电容和第二母线电容的电压。
采用本申请实施例中提供的固态变压器故障处理系统，可以在级联的任意功率单元出现故障时，正常工作的功率单元可以关闭自身的辅源，降低故障功率单元的母线电容电压，从而可以确保故障单元的母线电容电压在安全范围内，避免故障进一步扩散，提高系统的可靠性，降低产品的体积和成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的固态变压器故障处理系统的示意图。
图2为本申请实施例提供的均压模块的示意图。
图3为本申请实施例提供的均压模块的另一示意图。
图4为本申请实施例提供的均压模块的另一示意图。
图5为本申请实施例提供的栓锁电路的示意图。
图6为本申请实施例提供的固态变压器故障处理系统的另一示意图。
主要元件符号说明
固态变压器故障处理系统 100
功率单元 10a、10b、10c
AC-DC转换器 11a、11b、11c
均压模块 12a、12b、12c
母线电容 13a、13b、13c
辅源 14a、14b、14c
栓锁电路 15a、15b、15c
控制电路 16a、16b、16c
DC-DC转换器 17a、17b、17c
通讯模块 18a、18b、18c
检测电路 19a、19b、19c
控制模块 20a、20b、20c
电阻 R1-R11
电容 C1-C4
稳压二极管 D1-D2
二极管 D3-D4
光电耦合器 U1
处理芯片 U2
电感 L1
三极管 Q1-Q2
具体实施方式
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参图1，图1为根据本申请的一个实施例提供的固态变压器故障处理系统100进行级联的系统架构示意图。
本申请实施例中的所述固态变压器故障处理系统100可以包括多个功率单元(图1仅以三个功率单元10a、10b、10c为例进行说明，可以多于三个或者少于三个)。所述功率单元10a、10b、10c均可以用于将交流电压(例如交流中压)转换为直流低压或者交流低压。其中，在一些场景下，中压可以为6KV-12KV，低压可以为100V-800V。所述多个功率单元之间级联以形成所述固态变压器故障处理系统100。在一个实施例中，所述功率单元10a与所述功率单元10b及所述功率单元10c级联后可以形成所述固态变压器故障处理系统100。可以理解，所述功率单元10a、10b、10c之间的级联连接，可以是所述功率单元10a、10b、10c的输入端串联连接，且所述功率单元10a、10b、10c的输出端并联连接。
可以理解，在本申请的实施例中，所述多个功率单元10a、10b、10c级联后的第一交流输入端可以与中压交流电网的第一端连接，所述多个功率单元10a、10b、10c级联后的第二交流输入端可以与所述中压交流电网的第二端连接。所述功率单元10a、10b、10c的直流输出侧并联后形成直流输出端口，该直流输出端口与低压直流电网或负载连接。
举例说明，所述功率单元10a可以包括AC-DC转换器11a、均压模块12a、母线电容13a、辅源14a和DC-DC转换器17a以及控制模块20a。可以理解，所述控制模块20a可以包括栓锁电路15a、控制电路16a以及检测电路19a。所述辅源14a可以用于给功率单元10a的控制模块20a供电。例如，所述辅源14a可以为所述栓锁电路15a、所述控制电路16a以及所述检测电路19a供电。所述AC-DC转换器11a的输入端正极电连接中压交流电网的第一端，所述AC-DC转换器11a的输入端负极电连接所述功率单元10b的输入端正极，所述母线电容13a的两端分别电连接所述AC-DC转换器11a的两个输出端，所述母线电容13a并联连接于所述均压模块12a，所述辅源14a电连接于所述母线电容13a的两端，所述栓锁电路15a电连接所述辅源14a以及所述控制电路16a，所述控制电路16a电连接所述辅源14a。所述DC-DC转换器17a的两个输入端分别电连接所述AC-DC转换器11a的两个输入端。所述检测电路19a的两端分别电连接所述母线电容13a的两端。可以理解，在一个可能的实现方式中，所述辅源14a可以为中压辅源。
可以理解，所述功率单元10b可以包括AC-DC转换器11b、均压模块12b、母线电容13b、辅源14b和DC-DC转换器17b以及控制模块20b。所述控制模块20a可以包括栓锁电路15b、控制电路16b以及检测电路19b。所述辅源14b可以用于给功率单元10b的控制模块20b供电。例如，所述辅源14b可以为所述栓锁电路15b、所述控制电路16b以及所述检测电路19b供电。所述AC-DC转换器11b的交流输入端电连接所述AC-DC转换器11a的输入端负极，所述AC-DC转换器11b的输入端负极电连接所述功率单元10c的输入端正极，所述母线电容13b的两端分别电连接所述AC-DC转换器11b的两个输出端，所述母线电容13b并联连接于所述均压模块12b，所述辅源14b电连接于所述母线电容13b的两端，所述栓锁电路15b电连接所述辅源14b以及所述控制电路16b，所述控制电路16b电连接所述辅源14b。所述DC-DC转换器17b的两个输入端分别电连接所述AC-DC转换器11b的两个输入端。所述检测电路19b的两端分别电连接所述母线电容13b的两端。可以理解，在一个可能的实现方式中，所述辅源14b可以为中压辅源。
所述功率单元10c可以包括AC-DC转换器11c、均压模块12c、母线电容13c、辅源14c和DC-AC转换器17c以及控制模块20c。所述控制模块20c可以包括栓锁电路15c、控制电路16c以及检测电路19c。所述辅源14c可以用于给功率单元10c的控制模块20c供电。例如，所述辅源14c可以为所述栓锁电路15c、所述控制电路16c以及所述检测电路19c供电。所述AC-DC转换器11c的输入端正极电连接所述AC-DC转换器11b的输入端负极，所述AC-DC转换器11c的输入端负极电连接中压交流电网的第二端，所述母线电容13c的两端分别电连接所述AC-DC转换器11c的两个输出端，所述母线电容13c并联连接于所述均压模块12c，所述辅源14c电连接于所述母线电容13c的两端，所述栓锁电路15c电连接所述辅源14c以及所述控制电路16c，所述控制电路16c电连接所述辅源14c。所述DC-DC转换器17c的两个输入端分别电连接所述AC-DC转换器11c的两个输入端。可以理解，在一个可能的实现方式中，所述辅源14c可以为中压辅源。
可以理解，由于所述功率单元10a、功率单元10b以及功率单元10c之间为级联连接，即所述功率单元10a、10b、10c的输入端串联连接，所述功率单元10a、10b、10c的输出段并联连接，基于这样的设计，所述母线电容13a、所述母线电容13b和所述母线电容13c之间串联连接。
本实施例中，所述DC-AC转换器17a的直流输出侧、所述DC-AC转换器17b的直流输出侧和所述DC-AC转换器17c的直流输出侧并联或者串联后形成直流输出端口。该直流输出端口与低压直流电网、逆变器或者负载连接。
若所述固态变压器故障处理系统100中的任意一个辅源或者MCU出现故障，其他正常工作的功率单元中的栓锁电路可以关闭对应的辅源。具体地，正常工作的栓锁电路可以为将由母线取电的辅源关闭，除非母线掉电后重新上电，否则辅源无法再次开启。
举例说明，若所述功率单元10a的辅源14a发生故障以及辅源14b和辅源14c均正常，且所述辅源14a的输出端不能输出电压给所述控制电路16a，所述控制电路16a处于非工作状态，所述母线电容13a的电压将会上升。由于所述母线电容13a和所述母线电容13b串联连接，且所有串联在一起的母线电容的总电压不变，由此，在母线电容13a的电压上升时，所述检测电路19b可以检测到所述母线电容13b的电压下降，并将检测到的电压信号传输给所述控制电路16b，所述控制电路16b可以在所述母线电容13b的电压小于或等于第二阈值时，可以确定级联的功率单元中的一个功率单元发生故障，所述控制电路16b将会输出控制信号给所述栓锁电路15b，所述栓锁电路15b关闭掉所述辅源14b。可以理解，所述检测电路19c检测到所述母线电容13c的电压下降，并将检测到的电压信号传输给所述控制电路16c，所述控制电路16c可以在所述母线电容13c的电压小于或等于第二阈值时，可以确定级联的功率单元中的一个功率单元发生故障，所述控制电路16c将会输出控制信号给所述栓锁电路15c，所述栓锁电路15c可以关闭掉所述辅源14c。由于所述辅源14b和所述辅源14c均为关闭状态，即所述辅源14b和所述辅源14c不工作，由此所述母线电容13b和所述母线电容13c的电压均会上升，由此可以降低所述母线电容13a的电压，避免母线电容13a的电压过高而导致电解液溢出。此外，所述均压模块12b和所述均压模块12c可以分别对所述母线电容13b和所述母线电容13c进行均压，以均衡所述母线电容13b和所述母线电容13c的电压。
若所述功率单元10a的辅源14a发生故障以及辅源14b和辅源14c均正常，且所述辅源14a的输出端能够输出电压给所述控制电路16a，所述母线电容13a的电压将会上升，所述控制电路16a处于工作状态，并输出控制信号给所述栓锁电路15a，以控制所述栓锁电路15a关闭所述辅源14a。此时，所述检测电路19b和所述检测电路19c分别检测到所述母线电容13b和所述母线电容13c的电压变化，所述控制电路16b和所述控制电路16c将分别输出控制信号给所述栓锁电路15b和所述栓锁电路15c，所述栓锁电路15b和所述栓锁电路15c可以分别关闭所述辅源14b和所述辅源14c。由于所述辅源14b、所述辅源14b和所述辅源14c均处于关闭状态，此时，所有串联的功率单元中母线电容的电压只会由均压模块消耗，均压模块会重新将串联功率单元中的母线电容的电压重新分配均压，从而降低故障功率单元的母线电容电压。
基于这样的设计，可以确保发生故障的功率单元中的母线电容电压在安全范围内。举例说明，所述母线电容13a并联所述均压模块12a，可以为将串联的母线电容上的电压通过被动元器件进行自动均压。当串联电容中的一个电容电压升高时，与其并联的电阻上消耗电流将会增多，以使得电容电压降低，进而使得串联电容上电压处于平衡均压状态，不会正反馈过压失控。
本实施例中，非故障功率单元可以检测自身母线电容的电压波形，其与正常均压波形不一致，由此，在电压波形一直下降时，所述控制模块可以发送控制指令给所述栓锁电路，从而关闭辅源。
请参阅图2，为本申请的一个实施例提供的均压模块的电路结构图。
可以理解，所述均压模块12a与均压模块12b和均压模块12c的结构完全相同，本实施例中以所述均压模块12a为例，所述均压模块12a可以包括电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R2。
本实施例中，所述电容C1的第一端电连接所述母线电容13a的第一端，所述电容C1的第二端电连接所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端电连接所述母线电容13a的第二端。所述电阻R1的第一端电连接所述电容C1的第一端，所述电阻R1的第二端电连接所述电容C1的第二端，所述电阻R2的第一端电连接所述电容C2的第一端，所述电阻R2的第二端电连接所述电容C2的第二端。
请参阅图3，为本申请的另一个实施例提供的均压模块的电路结构图。
本实施例的均压模块与图2示出的均压模块的区别在于，如图3所示，本实施例中，所述均压模块(例如均压模块12a)还可以进一步包括稳压二极管D1和稳压二极管D2。
本实施例中，所述电容C1的第一端电连接所述母线电容13a的第一端，所述电容C1的第二端电连接所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端电连接所述母线电容13a的第二端。所述电阻R1的第一端电连接所述电容C1的第一端，所述电阻R1的第二端电连接所述稳压二极管D1的阴极，所述稳压二极管D2的阳极电连接所述电容C1的第二端。所述电阻R2的第一端电连接所述电容C2的第一端，所述电阻R2的第二端电连接所述稳压二极管D2的阴极，所述稳压二极管D2的阳极电连接所述电容C2的第二端。
请参阅图4，为本申请的另一个实施例提供的均压模块的电路结构图。
本实施例的均压模块与图2示出的均压模块的区别在于，如图4所示，本实施例中，所述均压模块(例如均压模块12a)还可以进一步包括稳压二极管D1、稳压二极管D2、电阻R3和电阻R4。
本实施例中，所述电容C1的第一端电连接所述母线电容13a的第一端，所述电容C1的第二端电连接所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端电连接所述母线电容13a的第二端。
所述电阻R1的第一端电连接所述电容C1的第一端，所述电阻R1的第二端电连接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端电连接所述电容C1的第二端，所述稳压二极管D1的阴极电连接于所述电阻R1的第二端与所述电阻R3的第一端之间的节点，所述稳压二极管D1的阳极电连接所述电容C1的第二端。所述电阻R2的第一端电连接所述电容C2的第一端，所述电阻R2的第二端电连接所述电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端电连接所述电容C2的第二端，所述稳压二极管D2的阴极电连接所述电阻R2的第二端与电阻R4的第一端之间的节点，所述稳压二极管D2的阳极电连接所述电容C2的第二端。
请参阅图5，为本申请的一个实施例提供的栓锁电路的电路结构图。
可以理解，所述栓锁电路15a与栓锁电路15b和栓锁电路15c的结构完全相同，本实施例中以栓锁电路15a为例进行说明。所述栓锁电路15a可以包括光电耦合器U1、处理芯片U2、三极管Q1-Q2、二极管D3-D4、电容C3-C4、电感L1以及电阻R5-R11。
所述光电耦合器U1可以包括一发光单元和一开关单元。所述开关单元包括一发射极和一集电极。所述发光单元的阴极电连接所述控制电路16a的控制引脚IO与电阻R5的第一端之间的节点，所述发光单元的阳极电连接所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端之间的节点，所述电阻R6的第二端电连接第一电源+15V。所述开关单元的发射极通过所述电阻R7接地，所述开关单元的集电极通过电阻R8电连接所述处理芯片U2的第一信号引脚。
所述三极管Q1的基极电连接所述三极管Q2的集电极以及所述开关单元的发射极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极依次通过所述电阻R9及电阻R10电连接所述处理芯片U2的第一信号引脚。所述三极管Q2的基极电连接所述三极管Q1的集电极与所述电阻R9之间的节点，所述三极管Q2的集电极通过电容C3接地，所述三极管Q2的发射极电连接所述电阻R9与所述电阻R10之间的节点，所述二极管D3的阴极电连接所述三极管Q1的集电极与所述电阻R9之间的节点，所述二极管D3的阳极电连接所述处理芯片U2的第二信号引脚。所述电阻R11的第一端电连接所述处理芯片U2的第一信号引脚，所述电阻R11的第一端还通过所述电容C4接地，所述电阻R11的第二端电连接所述二极管D4的阴极，所述二极管D4的阳极通过所述电感L1接地。
可以理解，所述控制电路16a的控制引脚IO发送信号给所述光电耦合器U1,。当所述控制引脚IO输出的信号为低电平信号时，所述光电耦合器U1导通，进而控制所述三极管Q1导通。当所述三极管Q1导通后，所述三极管Q2的基极将会被拉低至低电平状态，所述处理芯片U2的第二信号引脚也会被拉低至低电平状态，此时所述处理芯片U2将不再发出控制信号，所述辅源14a将不会有输出。同时，所述三极管Q1导通，所述三极管Q1与所述三极管Q2可以构成互锁电路。当母线电压存在时，所述三极管Q1和所述三极管Q2将会一直处于导通状态，那么所述处理芯片U2将无法达到其开机电压。由此，只有当母线电压消失且完全放电时，所述三极管Q1和所述三极管Q2不再导通后，所述处理芯片U2将可以达到其开机电压，并开始正常工作。
本实施例中，所述控制模块可以通过检测电路来检测母线电容的电压波形，例如，所述控制电路16a可以通过所述检测电路19a来检测所述母线电容13a的电压波形，并可以判断电压波形是否正常，已发送对应的控制信号给所述栓锁电路15a。可以理解，在一些可能的实施例中，所述控制模块可以为微控制单元(Micro Control Unit，MCU)及其外围电路构成，也可由数字信号处理(digital signal processing，DSP)、先进RISC机器(AdvancedRISC Machines,ARM)等其他数据处理控制芯片其外围电路构成。
请参图6，为根据本申请的固态变压器故障处理系统100的另一个实施例的示意图。
本实施例的固态变压器故障处理系统100与图1示出的固态变压器故障处理系统100的区别在于，如图6所示，本实施例中，每一所述功率单元还可以进一步包括通讯模块，所述通讯模块与控制模块建立通信连接。
举例说明，所述功率单元10a还可以包括通讯模块18a，所述功率单元10b还可以包括通讯模块18b，所述功率单元10c还可以包括通讯模块18c。所述通讯模块18a与所述控制电路16a及所述通讯模块18b通信连接，所述通讯模块18b与所述控制电路16b及所述通讯模块18c通信连接,所述通讯模块18c与所述控制电路16c通信连接。例如，所述功率单元10a的运行参数可以通过所述通讯模块18a传输给所述功率单元10b的控制电路。所述功率单元10b的运行参数可以通过所述通讯模块18a传输给所述功率单元10a的控制电路。可以理解，每一功率单元中的辅源可以用于为对应的通讯模块供电。例如，所述辅源14a可以用于为所述通讯模块18a供电，所述辅源14b可以用于为所述通讯模块18b供电，所述辅源14c可以用于为所述通讯模块18c供电。
基于这样的设计，所述功率单元10a、所述功率单元10b、所述功率单元10c之间通过所述通讯模块18a、所述通讯模块18b、所述通讯模块18c传输信号。当所述固态变压器故障处理系统100中的功率单元均正常工作时，所有的功率单元可以互相通讯，以传输母线电压正常信息。
当有功率单元发生故障时，其他正常工作的功率单元可以收到故障信息，则发生故障的功率单元关闭其中的辅源，并传输故障信息给相邻的功率单元，从而关闭所有正常工作的功率单元的辅源。
举例说明，当所述功率单元10a、所述功率单元10b、所述功率单元10c正常工作时，所述功率单元10a、所述功率单元10b、所述功率单元10c之间进行通讯，以互相传输母线电容电压正常的信息。当所述功率单元10a、所述功率单元10b、所述功率单元10c中出现一个功率单元故障时，例如，所述功率单元10a发生故障时，即所述功率单元10a通过检测电路19a检测到所述母线电容13a的电压大于或等于第一阈值时，所述功率单元10a中的通讯模块18a可以发送故障信息给所述功率单元10b中的控制模块20b，例如所述通讯模块18a可以发送故障信息给所述控制电路16b，接着所述功率单元10a的控制电路16a输出控制信号给所述栓锁电路15a，由此所述栓锁电路15a可以关闭所述辅源14a。所述功率单元10b中的控制电路16b在接收到所述故障信息时，可以在将所述功率单元10a的故障信息传输给所述功率单元10c的控制电路16c后，所述控制电路16b还将会输出控制信号给所述栓锁电路15b，所述栓锁电路15b可以关闭所述辅源14b。所述功率单元10c的控制电路16c可以在接收到所述功率单元10a的故障信息后，将所述功率单元10a的故障信息传输给下一级的功率单元，并且所述控制电路16c还将会输出控制信号给所述栓锁电路15c，所述栓锁电路15c可以关闭所述辅源14c。
采用本申请实施例提供的固态变压器故障处理系统100，可以在级联的任意功率单元出现故障时，正常工作的功率单元可以关闭自身的辅源，降低故障功率单元的母线电容电压，从而可以确保故障单元的母线电容电压在安全范围内，避免故障进一步扩散，提高系统的可靠性，降低产品的体积和成本。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种固态变压器故障处理系统，其特征在于，所述固态变压器故障处理系统包括级联连接的第一功率单元和第二功率单元；
所述第一功率单元包括第一母线电容、第一辅源、第一控制模块和第一通讯模块，所述第一通讯模块电连接于所述第一控制模块，所述第一辅源以及所述第一控制模块均电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一控制模块电连接于所述第一辅源；所述第一控制模块被配置为检测所述第一母线电容的电压；
所述第二功率单元包括第二母线电容、第二辅源、第二控制模块，所述第二控制模块电连接于所述第一通讯模块，所述第二辅源以及所述第二控制模块均电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联连接；所述第二控制模块电连接于所述第二辅源，所述第二控制模块被配置为检测所述第二母线电容的电压；
所述第一通讯模块被配置为在所述第一控制模块检测到所述第一母线电容的电压大于或等于第一阈值时，输出故障信息给所述第二控制模块，所述第二控制模块用于在接收到所述故障信息时关闭所述第二辅源。
2.如权利要求1所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块被配置为在所述第一通讯模块发送故障信息给所述第二控制模块后，关闭所述第一辅源。
3.如权利要求1或2所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块包括第一检测电路，所述第二控制模块包括第二检测电路，所述第一检测电路电连接于所述第一母线电容的两端，以检测所述第一母线电容的电压；所述第二检测电路电连接于所述第二母线电容的两端，以检测所述第二母线电容的电压。
4.如权利要求3所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块还包括第一控制电路，所述第二控制模块还包括第二控制电路，所述第一控制电路电连接于所述第一通讯模块，所述第二控制电路电连接于所述第一通讯模块；
所述第一控制电路被配置为在所述第一检测电路检测到的所述第一母线电容的电压大于或等于第一阈值时，将所述故障信息通过所述第一通讯模块传输给所述第二控制电路，所述第一控制电路根据所述第一母线电容的电压控制所述第一辅源的状态；
所述第二检测电路将检测到的所述第二母线电容的电压传输给所述第二控制电路，所述第二控制电路被配置为在接收到所述故障信息时，关闭所述第二辅源。
5.如权利要求1-4任意一项所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块还包括第一栓锁电路，所述第一栓锁电路电连接于所述第一控制电路与所述第一辅源之间；所述第一控制电路被配置为在所述第一通讯模块发送故障信息给所述第二控制电路后，输出第一信号给所述第一栓锁电路，所述第一栓锁电路被配置为根据所述第一信号关闭所述第一辅源。
6.如权利要求1-4任意一项所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第二控制模块还包括第二栓锁电路，所述第二栓锁电路电连接于所述第二控制电路与所述第二辅源之间；所述第二控制电路被配置为在接收到所述故障信息后，输出第二信号给所述第二栓锁电路，所述第二栓锁电路被配置为根据所述第二信号关闭所述第二辅源。
7.一种固态变压器故障处理系统，其特征在于，所述固态变压器故障处理系统包括级联连接的第一功率单元和第二功率单元；
所述第一功率单元包括第一母线电容以及第一辅源，所述第一辅源以及所述第一控制模块均电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一控制模块电连接于所述第一辅源；所述第一控制模块包括第一检测电路，所述第一检测电路电连接于所述第一母线电容的两端，所述第一检测电路被配置为检测所述第一母线电容的电压；
所述第二功率单元包括第二母线电容及第二辅源，所述第二辅源电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二母线电容与所述第一母线电容串联连接；
所述第一控制模块被配置为在所述第一检测电路检测到所述第一母线电容的电压小于或等于第二阈值时，关闭所述第一辅源。
8.如权利要求7所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第二控制模块包括第二检测电路，所述第二检测电路电连接于所述第二母线电容的两端，所述第二检测电路被配置为检测所述第二母线电容的电压。
9.如权利要求8所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块还包括第一控制电路，所述第二控制模块还包括第二控制电路，
所述第一检测电路还被配置为将检测到的所述第一母线电容的电压传输给所述第一控制电路，所述第一控制电路被配置为根据所述第一母线电容的电压控制所述第一辅源的状态；
所述第二检测电路还被配置为将检测到的所述第二母线电容的电压传输给所述第二控制电路，所述第二控制电路被配置为根据所述第二母线电容的电压控制所述第二辅源的状态。
10.如权利要求8或9所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一控制模块还包括第一栓锁电路，所述第一栓锁电路电连接于所述第一控制电路与所述第一辅源之间；所述第一控制电路被配置为在所述第一检测电路检测到所述第一母线电容的电压小于或等于第二阈值时，输出第一信号给所述第一栓锁电路，所述第一栓锁电路被配置为根据所述第一信号关闭所述第一辅源。
11.如权利要求8-10任意一项所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第二控制模块还包括第二栓锁电路，所述第二栓锁电路电连接于所述第二控制电路与所述第二辅源之间；所述第二控制电路被配置为在所述第二检测电路检测到所述第二母线电容的电压小于或等于第二阈值时，输出第二信号给所述第二栓锁电路，所述第二栓锁电路被配置为根据所述第二信号关闭所述第二辅源。
12.如权利要求7至11任意一项所述的固态变压器故障处理系统，其特征在于，
所述第一功率单元还包括第一均压模块，所述第二功率单元还包括第二均压模块，所述第一均压模块与所述第二均压模块串联连接，所述第一均压模块并联于所述第一母线电容的两端，所述第二均压模块并联于所述第二母线电容的两端；若所述第一母线电容的电压小于或等于预设阈值且所述第一辅源和所述第二辅源均为关闭状态，所述第一均压模块与所述第二均压模块均衡所述第一母线电容和所述第二母线电容的电压。
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