CN114094834A - 开关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种直流变压器的控制方法，应用于开关电容接入式直流变压器，所述方法包括：控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。采用本方法能够使SCDCT块电容电压恒定，保证SCDCT的长期运行安全。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法。
背景技术
直流变压器是中压直流配电网中完成电能传输与电压变换的关键设备。常规的直流变压器采用输入串联输出并联的双主动全桥(Dual-Active-Bridge，DAB)来构建。然而，由于直流侧存在电容，DAB型直流变压器中不能实现在线冗余模块的连接，降低了直流变压器与直流配电网的可靠性。同时，在直流母线故障时，DAB型直流变压器中的电容将出现很大的放电电流，影响直流配电网的故障处理速度。鉴于上述背景，为了满足直流配电网的故障清除与直流变压器的冗余子模块设计需要，开关电容接入型直流变压器(SwitchedCapacitor based DC Transformer，SCDCT)被提出，且被认为是有希望应用于中压直流配电网实际工程的关键拓扑。
在传统的关于SCDCT的研究中，集中于对SCDCT中功率传输模块的控制分析，造成工程人员对SCDCT中冗余模块的使用方法仍停留在初步阶段，即将冗余子模块与功率传输模块分开管理。上述管理方法理论上认为由于电力电子开关的闭锁作用，冗余模块的中压侧电容在SCDCT的运行过程中并不存在充放电过程，因此可以维持冗余模块的电容电压，在需要投入时直接投入即可。然而SCDCT在直流配电网中使用时，只要不是检修期，通常会连续运行几个月甚至几年。在这样长的时间尺度下，闭锁的开关管将呈现大电阻特性，也就是说冗余模块的电容电压实际上在进行缓慢的放电，可能由于时间太长出现降落，严重时可能与额定值差别较大，引起投入时的电流冲击，危害SCDCT中电力电子开关管的安全运行。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种开关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法，使冗余模块的电容电压恒定，在投入使用时能避免电流冲击的出现。
为了实现上述目的及其他目的，本申请的一方面提供了一种直流变压器的控制方法，应用于开关电容接入式直流变压器，所述开关电容接入式直流变压器包括预设数量个直流变换单元，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端均与低压直流母线电连接，所述方法包括：
控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
与上述实施例中的直流变压器的控制方法中，首先对SCDCT中的所有直流变换单元进行预充电并确定第一预设数量个功率传输模块及第二预设数量个冗余模块，然后根据轮换顺序对功率传输模块及冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。从而使SCDST各模块的电容电压均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。
在其中一个实施例中，控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量N1个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量N2个所述直流变换单元为冗余模块，N1+N2＝N，N小于或等于所述预设数量，所述方法包括：
控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块。通过顺序确定，以便于使用者操作方便并能直观清楚分辨功率传输模块及冗余模块。
在其中一个实施例中，所述按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，包括：
获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。在一个轮换周期内控制功率传输模块投入及功率传输模块切出，以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
在其中一个实施例中，所述的直流变压器的控制方法，在当前所述轮换周期为第i轮换周期期间：
当i∈[1，N2-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i＝N2时，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i∈[N2+1，N-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
本申请的另一方面提供一种开关电容接入式直流变压器，包括预设数量个直流变换单元及控制模块，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端并联均与低压直流母线电连接；
所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
于上述实施例中的开关电容接入式直流变压器中，首先对SCDCT中的所有直流变换单元进行预充电并确定第一预设数量个功率传输模块及第二预设数量个冗余模块，然后根据轮换顺序对功率传输模块及冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。从而使SCDST各模块的电容电压均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。
在其中一个实施例中，所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块；
获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。通过顺序确定，以便于使用者操作方便并能直观清楚分辨功率传输模块及冗余模块。在一个轮换周期内控制功率传输模块投入及功率传输模块切出，以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
在其中一个实施例中，所述的直流变压器的控制方法，在当前所述轮换周期为第i轮换周期期间：
当i∈[1，N2-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i＝N2时，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i∈[N2+1，N-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
在其中一个实施例中，所述开关电容接入式直流变压器还包括：
直流辅助电感，被配置为：输入端与所述中压直流母线电连接，输出端与第一功率传输模块电连接。
在其中一个实施例中，所述第一功率传输模块包括：
第一可控开关单元，被配置为：第一端口与所述直流辅助电感的输出端电连接；
第二可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第一可控开关单元相邻下一个所述直流变换单元连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第一端口电连接；
第三可控开关单元，被配置为：第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接；
第四可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
续流电感，被配置为：输入端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
变压器，被配置为：第一端口与所述续流电感的输出端口电连接；
第五可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第二端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第二端口电连接；
第六可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第四可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第五可控开关单元的第一端口及所述变压器的第二端口均电连接；
中压侧电容，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接。通过第一可控开关至第六可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。
在其中一个实施例中，所述第一功率传输模块还包括：
第七可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第三端口电连接；
第八可控开关单元，被配置为：第一端口与所述低压直流母线电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第一端口及所述变压器的第三端口均电连接；
第九可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第四端口电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第二端口电连接；
第十可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第八可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第一端口及所述变压器的第四端口均电连接；
低压侧电容，被配置为：第一端口与所述第十可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第二端口电连接。通过第一可控开关至第六可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。通过第一可控开关至第十可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。
上述开关电容接入式直流变压器及直流变压器控制方法中，通过对功能功率传输模块及冗余模块一起管理，实现在不改变原有控制架构的基础上，加入循环轮换投切算法，不需要任何电气测量信息，简单高效的实现了所有模块中压侧电容电压的均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例中提供的一种直流变压器的控制方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例中提供的一种直流变压器的控制方法的流程示意图；
图3为本申请又一实施例中提供的一种直流变压器的控制方法的流程示意图；
图4为本申请再一实施例中提供的一种直流变压器的控制方法的流程示意图；
图5为本申请一实施例中提供的一种开关电容接入式直流变压器的结构图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
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。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
开关电容接入型直流变压器(Switched Capacitor based DC Transformer，SCDCT)由于具有模块化设计、高功率密度、大传输容量以及能够实现冗余子模块设计与中压侧直流故障闭锁，被认为是有希望应用于中压直流配电网实际工程的关键换流器。
然而，在现有的关于SCDCT的研究中，均忽略了SCDCT中冗余子模块的存在，研究集中于对SCDCT中功率传输子模块的控制分析，造成工程人员对SCDCT中冗余模块的使用方法仍停留在初步阶段，即将冗余子模块与功率传输模块分开管理。上述管理方法理论上认为由于电力电子开关的闭锁作用，冗余模块的中压侧电容在SCDCT的运行过程中并不存在充放电过程，因此可以维持冗余子模块的电容电压，在需要投入时，直接投入即可。然而，实际中闭锁后的电力电子开关相当于一个大的电阻，这样在SCDCT长时间(几个月甚至几年)的运行过程中，冗余子模块的电容电压实际上在进行缓慢的放电，造成在投入使用的瞬间，电容电压值远偏离额定值，产生电流冲击，危害SCDCT中电力电子开关管的安全运行。
由上述背景技术所述可知，在SCDCT中，传统的控制方法由于未考虑到电力电子开关的大电阻性，在实际应用中，将冗余子模块与功率传输模块分开管理的策略将会造成冗余子模块的电容长时间不充电，电容电压下降，严重偏离额定值，使其失去在线冗余功能。因此提出合理的SCDCT冗余子模块管理方法，维持冗余子模块电容电压的恒定，对于提高SCDCT的可靠运行具有重要意义。
基于以上原因，请参考图1，在本申请的一个实施例中，提供了一种直流变压器的控制方法，应用于开关电容接入式直流变压器，所述开关电容接入式直流变压器包括预设数量个直流变换单元，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端均与低压直流母线电连接，所述方法包括以下步骤：
步骤10：控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
步骤20：按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
与上述实施例中的直流变压器的控制方法中，首先对SCDCT中的所有直流变换单元进行预充电并确定第一预设数量个功率传输模块及第二预设数量个冗余模块，然后根据轮换顺序对功率传输模块及冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。从而使SCDST各模块的电容电压均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。
进一步地，请参考图2，在其中一个实施例中，控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量N1个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量N2个所述直流变换单元为冗余模块，N1+N2＝N，N小于或等于所述预设数量，所述方法步骤包括：
步骤11：控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
步骤12：在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块。通过顺序确定，以便于使用者操作方便并能直观清楚分辨功率传输模块及冗余模块。
请参考图3，在其中一个实施例中，所述按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，包括：
步骤21：获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
步骤22：在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。在一个轮换周期内控制功率传输模块投入及功率传输模块切出，以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
具体地，获取轮换周期，由于冗余模块的投入与功率传输模块的切出过程中伴随着开关器件的开通和切出，因此会带来开关损耗，这样导致了轮换周期不能过短；同时，过长的轮换周期可能造成冗余模块的电容电压下降，因此轮换周期也不能过长。从而选择几十分钟至几个小时作为SCDCT的轮换周期是最为合适的。
请参考图4，在其中一个实施例中，所述的直流变压器的控制方法，包括：
步骤30：若当前所述轮换周期为第i轮换周期；
当i∈[1，N2-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i＝N2时，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i∈[N2+1，N-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-[N-(i+1)+1]＝N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。
具体地，在同一个轮换周期内，子模块之间并不进行切换。当一个轮换周期结束时，SCDCT的子模块分配状态进入下一个轮换周期。经过nN个轮换周期，SCDCT将再次处于初始阶段。
例如，在一些实施例中，若N＝5，N1＝3，N2＝2时，初始状态为第1个直流变换单元至第3个直流变换单元为功率传输模块，第4个至第5个直流变换单元为冗余模块；经过一个轮换周期，处于第1轮换周期时，第2个直流变换单元至第4个直流变换单元为功率传输模块，第5个直流变换单元及第1个直流变换单元为冗余模块；经过一个轮换周期，处于第2轮换周期时，此时i＝N2，第3个直流变换单元至第5个直流变换单元为功率传输模块，第1个直流变换单元至第2个直流变换单元为冗余模块；经过一个轮换周期，处于第3轮换周期时，第4个直流变换单元至第5个直流变换单元及第1个直流变换单元为功率传输模块，第2个直流变换单元至第3个直流变换单元为冗余模块；经过一个轮换周期，处于第4轮换周期时，第5个直流变换单元及第1个直流变换单元至第2个直流变换单元为功率传输模块，第3个直流变换单元至第4个直流变换单元为冗余模块；经过一个轮换周期，此时一共经过了5个轮换周期(n＝1，nN＝5)，又回到了初始状态下，1个直流变换单元至第3个直流变换单元为功率传输模块，第4个至第5个直流变换单元为冗余模块。
应该理解的是，虽然图1-图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请参考图5，本申请的另一方面提供一种开关电容接入式直流变压器，包括预设数量个直流变换单元及控制模块，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端并联均与低压直流母线电连接；
所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
于上述实施例中的开关电容接入式直流变压器中，首先对SCDCT中的所有直流变换单元进行预充电并确定第一预设数量个功率传输模块及第二预设数量个冗余模块，然后根据轮换顺序对功率传输模块及冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。从而使SCDST各模块的电容电压均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。
在其中一个实施例中，所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块；
获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。通过顺序确定，以便于使用者操作方便并能直观清楚分辨功率传输模块及冗余模块。在一个轮换周期内控制功率传输模块投入及功率传输模块切出，以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
在其中一个实施例中，所述控制模块被配置为：
若当前所述轮换周期为第i轮换周期；
当i∈[1，N2-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i＝N2时，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
当i∈[N2+1，N-1]顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。以便于实现所有直流变换单元的电容电压均衡。
在其中一个实施例中，所述开关电容接入式直流变压器还包括：
直流辅助电感，被配置为：输入端与所述中压直流母线电连接，输出端与第一功率传输模块电连接。
在其中一个实施例中，所述第一功率传输模块包括：
第一可控开关单元，被配置为：第一端口与所述直流辅助电感的输出端电连接；
第二可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第一可控开关单元相邻下一个所述直流变换单元连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第一端口电连接；
第三可控开关单元，被配置为：第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接；
第四可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
续流电感，被配置为：输入端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
变压器，被配置为：第一端口与所述续流电感的输出端口电连接；
第五可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第二端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第二端口电连接；
第六可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第四可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第五可控开关单元的第一端口及所述变压器的第二端口均电连接；
中压侧电容，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接。通过第一可控开关至第六可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。
在其中一个实施例中，所述第一功率传输模块还包括：
第七可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第三端口电连接；
第八可控开关单元，被配置为：第一端口与所述低压直流母线电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第一端口及所述变压器的第三端口均电连接；
第九可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第四端口电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第二端口电连接；
第十可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第八可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第一端口及所述变压器的第四端口均电连接；
低压侧电容，被配置为：第一端口与所述第十可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第二端口电连接。通过第一可控开关至第六可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。通过第一可控开关至第十可控开关的解锁或闭锁控制直流变换单元为功率传输模块或冗余模块。
具体地，例如，在一些实施例中，若第一个直流变换单元为功率传输模块，则第一可控开关单元处于解锁状态，第二可控开关单元处于闭锁状态，其余第三可控开关单元至第十可控开关单元按照系统产生的脉冲信号进行控制；若第一个直流变换单元为冗余模块，则第一可控开关单元处于闭锁状态，第二可控开关单元处于解锁状态，其余第三可控开关单元至第十可控开关单元均处于闭锁状态。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种直流变压器的控制方法，其特征在于，应用于开关电容接入式直流变压器，所述开关电容接入式直流变压器包括预设数量个直流变换单元，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端均与低压直流母线电连接，所述方法包括：
控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
2.根据权利要求1所述的直流变压器的控制方法，其特征在于，控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量N1个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量N2个所述直流变换单元为冗余模块，N1+N2＝N，N小于或等于所述预设数量，所述方法包括：
控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块。
3.根据权利要求2所述的直流变压器的控制方法，其特征在于，所述按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，包括：
获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。
4.根据权利要求3所述的直流变压器的控制方法，其特征在于，在当前所述轮换周期为第i轮换周期期间：
若i∈[1，N2-1]，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
若i＝N2，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
若i∈[N2+1，N-1]，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。
5.一种开关电容接入式直流变压器，其特征在于，包括预设数量个直流变换单元及控制模块，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端并联均与低压直流母线电连接；
所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；
按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。
6.根据权利要求5所述的开关电容接入式直流变压器，其特征在于，所述控制模块被配置为：
控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；
在所述初始阶段期间，顺序确定第1个所述直流变换单元至第N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第N1+1个所述直流变换单元至第N1+N2个所述直流变换单元为冗余模块；
获取轮换周期，在一个所述轮换周期内控制各所述冗余模块投入及各所述功率传输模块切出；
在当前所述轮换周期的结束时刻控制所述开关电容接入式直流变压器运行于与当前所述轮换周期相邻的下一个所述轮换周期。
7.根据权利要求6所述的开关电容接入式直流变压器，其特征在于，在当前所述轮换周期为第i轮换周期期间：
若i∈[1，N2-1]，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第i+N1个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第i+N1+1所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
若i＝N2，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元为功率传输模块，并顺序确定第1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块；
若i∈[N2+1，N-1]，顺序确定第i+1个所述直流变换单元至第N个所述直流变换单元及第1个所述直流变换单元至第N1-N+i为功率传输模块，并顺序确定第N1-N+i+1个所述直流变换单元至第i个所述直流变换单元为冗余模块。
8.根据权利要求5或6所述的开关电容接入式直流变压器，其特征在于，还包括：
直流辅助电感，被配置为：输入端与所述中压直流母线电连接，输出端与第一功率传输模块电连接。
9.根据权利要求8所述的开关电容接入式直流变压器，其特征在于，所述第一功率传输模块包括：
第一可控开关单元，被配置为：第一端口与所述直流辅助电感的输出端电连接；
第二可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第一可控开关单元相邻下一个所述直流变换单元连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第一端口电连接；
第三可控开关单元，被配置为：第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接；
第四可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
续流电感，被配置为：输入端口与所述第三可控开关单元的第一端口电连接；
变压器，被配置为：第一端口与所述续流电感的输出端口电连接；
第五可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第二端口电连接，第二端口与所述第三可控开关单元的第二端口电连接；
第六可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第四可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第五可控开关单元的第一端口及所述变压器的第二端口均电连接；
中压侧电容，被配置为：第一端口与所述第二可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第一可控开关单元的第二端口电连接。
10.根据权利要求9所述的开关电容接入式直流变压器，其特征在于，所述第一功率传输模块还包括：
第七可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第三端口电连接；
第八可控开关单元，被配置为：第一端口与所述低压直流母线电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第一端口及所述变压器的第三端口均电连接；
第九可控开关单元，被配置为：第一端口与所述变压器的第四端口电连接，第二端口与所述第七可控开关单元的第二端口电连接；
第十可控开关单元，被配置为：第一端口与所述第八可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第一端口及所述变压器的第四端口均电连接；
低压侧电容，被配置为：第一端口与所述第十可控开关单元的第一端口电连接，第二端口与所述第九可控开关单元的第二端口电连接。
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2021
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