CN114759771A - 多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质 - Google Patents

多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质 Download PDF

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CN114759771A CN202210454507.9A CN202210454507A CN114759771A CN 114759771 A CN114759771 A CN 114759771A CN 202210454507 A CN202210454507 A CN 202210454507A CN 114759771 A CN114759771 A CN 114759771A
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Abstract

本发明公开了一种多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质，属于电力电子技术领域。所述多级变换器的控制电路在前馈控制方面克服了以往的功率控制存在的缺陷，通过输出电流参考给定的变化值以及功率模块电流跟随特性，提出了电流前馈控制量的计算方法，通过前馈控制实现了多级变换器的各个功率模块的同步动作，当输出功率降低时，或输出电流变化较快时，前馈控制作用也不会明显降低，改善了现有的前馈控制方案，提高了多级变换器系统在更广应用场合下的动态响应。

Description

多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质。
背景技术
为了满足变换器较宽的输入或输出电压范围、高效率、高动态响应等需求，变换器需要由二级或更多级拓扑串联而成。
当拓扑的级数增加后，其系统阶数的增加，从而导致变换器动态响应变差。为了解决这一问题，可将后级拓扑的功率前馈到上一级拓扑，从而在输出端发生变化时前级和后级能够同时变化，提高输出响应的同时维持前级输出电压的稳定。
在现有的前馈控制中，大部分为功率前馈，采用功率前馈的方式在稳态时前馈可以起作用，从而降低前级的控制器的作用。但是当输出功率降低或输出电流变化较快时，该前馈控制作用会明显降低。由此可见，采用现有的控制方法无法有效的进行前馈控制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质，旨在解决如何改善现有的前馈控制方案，以提高变换器系统在更广应用场合下的动态响应的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多级变换器的控制电路，应用于多级变换器，所述多级变换器包括多级串联的功率模块，所述多级变换器的控制电路包括：至少一个前级控制模块和一个末级控制模块，其中，
每个所述前级控制模块包括电压外环控制环路和电流内环控制环路，所述电压外环控制环路用于基于当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压确定参考电流；
所述电流内环控制环路用于根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和末级功率模块的输出电流参考指令，确定所述当前功率模块的第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；其中，所述末级功率模块与所述末级控制模块对应；
所述末级控制模块包括电流控制环路，用于根据所述末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令，确定所述末级功率模块的第二驱动信号，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
可选地，所述电压外环控制环路包括：
电压采样电路，所述电压采样电路用于获取并输出所述母线电容电压；
电压控制器，所述电压控制器用于基于所述当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压的差值确定所述参考电流。
可选地，所述电流内环控制环路包括：
前馈控制器，所述前馈控制器用于根据所述末级功率模块的输出电流参考指令生成并输出前馈输出电流；
前级电流控制器，所述前级电流控制器用于确定所述第一驱动信号；
前级调制模块，所述前级调制模块用于根据所述第一驱动信号生成第一调制信号，并将所述第一调制信号输出至所述当前功率模块；
电流采样电路，所述电流采样电流用于获取并输出所述当前功率模块的输出电流。
可选地，所述电流控制环路包括：
末级电流控制器，所述末级电流控制器用于确定所述第二驱动信号；
末级调制模块，所述末级调制模块用于根据所述第二驱动信号生成第二调制信号，并将所述第二调制信号输出至所述末级功率模块；
末级采样电路，所述末级采样电路用于获取并输出所述末级功率模块的输出采样电流。
可选地，所述电压外环控制环路还包括：
第一运算单元，所述第一运算单元的输入端与所述电压采样电路的输出端连接，所述第一运算单元的输出端与所述电压控制器的输入端连接，所述第一运算单元用于输出所述电压参考指令和母线电容电压的差值。
可选地，所述电流内环控制环路还包括：
第二运算单元，所述第二运算单元的输入端与所述电压控制器的输出端、所述电路采样电路的输出端以及所述前馈控制器的输出端连接，所述第二运算单元的输出端与所述前级电流控制器的输入端连接，所述第二运算单元用于输出参考输入电流和所述当前功率模块的输出电流的差值，其中，所述参考输入电流为所述参考电流和所述前馈输出电流的叠加值。
可选地，所述电路控制环路还包括：
第三运算单元，所述第三运算单元的输入端与所述末级采样电路的输出端连接，所述第三运算单元的输出端与所述末级电流控制器的输入端连接，所述第三运算单元用于输出所述输出电流参考指令和输出采样电流的差值。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种多级变换器的控制系统，所述多级变换器的控制系统包括：多级变换器和如上所述的多级变换器的控制电路，其中，所述多级变换器包括多级串联的功率模块，相邻的两个所述功率模块之间设置有母线电容。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种多级变换器的控制方法，所述多级变换器的控制方法应用于如上所述的多级变换器的控制系统，所述多级变换器的控制方法包括以下步骤：
在多级变换器的工作模式为电流模式的情况下，通过每个电压外环控制环路分别获取所述多级变换器中各母线电容的电压参考指令和母线电容电压；
通过电流控制环路获取末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令；
通过当前功率模块的电压外环控制环路基于对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压的差值，确定参考电流；其中，所述当前功率模块为所述多级变换器中除末级功率模块外任一功率模块；
通过所述当前功率模块的电流内环控制环路根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和所述输出电流参考指令，生成所述当前功率模块的第一驱动信号；其中，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；
通过所述电流控制环路根据所述输出采样电流和输出电流参考指令，生成所述末级功率模块的第二驱动信号；其中，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有多级变换器的控制程序，所述多级变换器的控制程序被处理器执行时实现如上所述的多级变换器的控制方法的步骤。
本发明提出一种多级变换器的控制电路、方法、系统及可读存储介质，所述多级变换器的控制电路在前馈控制方面克服了以往的功率控制存在的缺陷，通过输出电流参考给定的变化值以及功率模块电流跟随特性，提出了电流前馈控制量的计算方法，通过前馈控制实现了多级变换器的各个功率模块的同步动作，当输出功率降低时，或输出电流变化较快时，前馈控制作用也不会明显降低，改善了现有的前馈控制方案，提高了多级变换器系统在更广应用场合下的动态响应。
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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明多级变换器的控制电路一实施例的模块示意图；
图2为本发明多级变换器的控制电路一实施例中的两级变换器系统控制框图；
图3为本发明多级变换器的控制电路一实施例中输出电流跟随输出电流参考指令的关系示意图；
图4为本发明多级变换器的控制电路一实施例中的多级变换器系统控制框图；
图5为本发明实施例方案涉及的多级变换器控制系统的终端结构示意图；
图6为本发明多级变换器的控制方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供了一种多级变换器的控制电路，参照图1，图1为本发明多级变换器的控制电路一实施例的模块示意图。
本实施例中，所述多级变换器的控制电路应用于多级变换器10，所述多级变换器10包括多级串联的功率模块，所述多级变换器的控制电路包括：至少一个前级控制模块20和一个末级控制模块30，其中，
每个所述前级控制模块20包括电压外环控制环路和电流内环控制环路，所述电压外环控制环路用于基于当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压确定参考电流；
所述电流内环控制环路用于根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和末级功率模块的输出电流参考指令，确定所述当前功率模块的第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；
所述末级控制模块30包括电流控制环路，用于根据所述末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令，确定所述末级功率模块的第二驱动信号，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
需要说明的是，为便于理解，本实施例还提供一种多级变换器的控制电路的细化结构示意图，参照图2，图2是以两级拓扑串联构成的两级变换器为例基于图1构建的两级变换器系统控制框图。图2中的功率模块M1对应于所述当前功率模块，功率模块M2对应于所述末级功率模块，C为功率模块之间的母线电容，其中功率模块M1、M2是由开关器件、电感、电容或变压器等构成的一级非隔离式或隔离式的变换器拓扑。当该两级变换器工作在电流模式下时，对其采用前级控制模块20和末级控制模块30进行动态响应控制。本实施例中，设定电压、电流的参考正方向如图2中箭头所示，设定Uin、Iin为变换器输入电压、电流，Uo、Io为变换器输出电压、电流，I1为功率模块M1输出电流，I2为功率模块M2输出电流，Ic为母线电容C输出电流。
作为一个实例，本实施例中，所述电压外环控制环路包括：
电压采样电路，所述电压采样电路用于获取并输出所述母线电容电压UC；
电压控制器，所述电压控制器用于基于所述当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令UCref和母线电容电压的差值UC确定所述参考电流IM1ref；
第一运算单元201，所述第一运算单元201的输入端与所述电压采样电路的输出端连接，所述第一运算单元的输出端与所述电压控制器的输入端连接，所述第一运算单元用于输出所述电压参考指令UCref和母线电容电压UC的差值。
需要说明的是，所述电压参考指令UCref是人为设定的可修改的预设值，可根据实际需求进行修改；图2中类似电路图中灯泡的标志即代表运算单元，用于表示两路以上的信号在此合成并输出，可以看到第一运算单元201右侧输入UCref的位置处含+号，第一运算单元201上侧输入UC的位置含-号，故而电压控制器的输入为UCref-UC。
作为一个实例，本实施例中，所述电流内环控制环路包括：
前馈控制器，所述前馈控制器用于根据所述末级功率模块的输出电流参考指令Ioref生成并输出前馈输出电流IFB；
前级电流控制器，所述前级电流控制器用于确定所述第一驱动信号；
前级调制模块，所述前级调制模块用于根据所述第一驱动信号生成第一调制信号，并将所述第一调制信号输出至所述当前功率模块；
电流采样电路，所述电流采样电流用于获取并输出所述当前功率模块的输出电流I1；
第二运算单元202，所述第二运算单元202的输入端与所述电压控制器的输出端、所述电路采样电路的输出端以及所述前馈控制器的输出端连接，所述第二运算单元202的输出端与所述前级电流控制器的输入端连接，所述第二运算单元202用于输出参考输入电流和所述当前功率模块的输出电流I1的差值，其中，所述参考输入电流为所述参考电流IM1ref和所述前馈输出电流IFB的叠加值。
需要说明的是，所述末级功率模块的输出电流参考指令Ioref是人为设定的可修改的预设值，可根据实际需求进行修改；本实施例中，设定所述参考输入电流为I1ref，则所述第二运算单元202的输出即前级电流控制器的输入值为I1ref-I1或IM1ref+IFB-I1；所述第一驱动信号为所述前级电流控制器输出的占空比；所述前级调制模块对应于图2中左侧的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)调制1，所述前级调制模块接收所述前级电流控制器输出的占空比，进行脉冲宽度调制后生成PWM信号(即所述第一调制信号)，并将PWM信号输出至功率模块M1以驱动功率模块M1中的功率开关器件，从而实现输出功率快速调节的同时，维持母线电容电压C的稳定。
本实施例中，所述前馈输出电流IFB是末级功率模块的输出电流Io动态调整时的前馈电流参考值，其推导过程如下：
本实施例中，所述变换器的输出电流参考指令Ioref采用斜坡控制，其在一个控制周期T内的调节步长为Ioref_step，Ioref_step可以通过人机界面进行设定。考虑到采样延时、控制延时等，在动态调节时输出电流Io以滞后输出电流参考指令Ioref一定的相位μT进行跟随，在稳态时能够实现无误差跟踪，其示意图如图3所示。
本实施例中采用平均周期控制方法(即以一个控制周期内的平均值作为参考值或采样值)，记当前输出电流参考指令为Ioref(nT)(其中T为电流控制器控制周期，n为控制周期计数，其取值可以为1,2,3……n)，记当前输出电流采样值为Io(nT)，功率模块M1当前输出电流为I1(nT)，母线电容输出电流为Ic(nT),功率模块M2的输入电流为I2(nT)，忽略功率模块M1和功率模块M2的输入电容和输出电容的影响。
稳态时(输出电流参考指令Ioref不变，Io零误差跟随输出电流参考指令Ioref)，满足Ioref(nT)＝Io(nT)＝N*I2(nT)＝N*I1(nT)，且Ic(nT)＝0，其中N为后级功率模块M2的输出电流比输入电流的增益。
动态时，Ioref(nT-μ2T)＝Io(nT)＝N*I2(nT)(即输出电流Io(nT)以滞后输出电流参考指令Ioref(nT)一定的相位μ2T进行跟随，μ2为实数)。同理，功率模块M1的输出电流I1(nT)与输出电流采样I1ref(nT)之间的关系满足I1ref(nT-μ1T)＝I1(nT)。为了提高输出电流的动态响应速度，需要前后级电流能够同步变化，同时希望母线电容电压UC维持不变，即母线电容输出电流Ic(nT)基本为零，则Ioref(nT-μ2T)＝Io(nT)＝N*I2(nT)＝N*I1(nT)＝N*I1ref(nT-μ1T)。
在动态过程中，输出电流Io在下一个控制周期内的变化值ΔIo(nT)可以为比下一个控制周期滞后相位μ2的输出电流参考指令Ioref[(n+1)T-μ2T]与比当前控制周期滞后相位μ2的输出电流参考指令Ioref(nT-μ2T)的差值，也可以为下一个控制周期功率模块M2的输入电流I2[(n+1)T]与当前控制周期功率模块M2的输入电流I2(nT)的差值乘以增益N的乘积。
同理，功率模块M1的输出电流I1在下一个控制周期内的变化ΔI1(nT)可以为比下一个控制周期滞后相位μ1的输出电流采样I1ref[(n+1)T-μ1T]与比当前控制周期滞后相位μ1的输出电流采样I1ref(nT-μ1T)的差值，也可以为比下一个控制周期滞后相位μ2的输出电流参考指令Ioref[(n+1)T-μ2T]与比当前控制周期滞后相位μ2的输出电流参考指令Ioref(nT-μ2T)的差值除以增益N后得到的商。
在动态调节的过程中，希望保持母线电容电压不变，故功率模块M1的电压控制器输出的电流参考值IM1ref基本不变。则当前控制周期的前馈输出电流IFB(nT)可以为功率模块M1的输出电流I1在比当前控制周期超前相位μ1的变化值ΔI1(nT+μ1T)，也可以为功率模块M2的输入电流I2在比当前控制周期超前相位μ1的变化值ΔI2(nT+μ1T)。
由上述推导可得，当前控制周期的前馈输出电流IFB(nT)可以为当前控制周期的输出电流的变化值除以增益N的商ΔIo(nT)/N，也可以为比下一个控制周期超前μ1且滞后μ2个相位的控制周期的输出电流参考指令Ioref[(n+1)T+μ1T-μ2T]与比当前控制周期超前μ1且滞后μ2个相位的控制周期的输出电流参考指令Ioref(nT+μ1T-μ2T)的差值除以增益N后得到的商。
由上述结论可知，当输出参考电流增加时IFB(nT)＝Ioref_step；当输出参考电流减小时IFB(nT)＝-Ioref_step；当输出参考电流不变时IFB(nT)＝0；即前馈指令IFB(nT)和输出参考电流指令的变化量有关，且相位相差μ1-μ2个控制周期。
作为一个实例，本实施例中，所述电流控制环路包括：
末级电流控制器，所述末级电流控制器用于确定所述第二驱动信号；
末级调制模块，所述末级调制模块用于根据所述第二驱动信号生成第二调制信号，并将所述第二调制信号输出至所述末级功率模块；
末级采样电路，所述末级采样电路用于获取并输出所述末级功率模块的输出采样电流Io；
第三运算单元301，所述第三运算单元301的输入端与所述末级采样电路的输出端连接，所述第三运算单元301的输出端与所述末级电流控制器的输入端连接，所述第三运算单元301用于输出所述输出电流参考指令Ioref和输出采样电流Io的差值。
可以理解的是，所述第三运算单元301的输出即末级电流控制器的输入值为Ioref-Io；所述第二驱动信号为所述末级电流控制器输出的占空比；所述末级调制模块对应于图2中右侧的PWM调制2，所述末级电流控制器输出的占空比经过所述末级调制模块进行脉冲宽度调制后生成脉冲宽度调制信号(即所述第二调制信号)，并将脉冲宽度调制信号输出至功率模块M2以驱动功率模块M2中的功率开关器件，从而实现动态调节功率模块M2的输出电流Io。
多级变换器的系统控制框图如图4所示，图4是在图2基础上进行的拓展，即将两级变换器拓展为多级变换器，每增加一组功率模块和母线电容，则相应地增加一组前级控制模块对其进行调制。基于图4和上述电流前馈控制量IFB的推导步骤可知，根据输出功率模块Mm的输出电流参考指令Ioref和当前功率模块Mk的输出电流跟随特性，可求得当前功率模块Mk(1<＝k<＝m-1,k为功率模块Mk的序号，m为总功率模块个数)电流参考需要叠加的动态前馈值为：
IMk_FB_(nT)＝{Ioref[(n+1)T+μkT-μmT]-Ioref(nT+μkT-μmT)}/N；
上式中m为输出功率模块的序号，通过该动态前馈值能够保持功率模块之间的母线电容电压的稳定，减小动态调节过程中的过调，提高输出电流的控制精度和动态响应速度。
本实施例中，提出了一种多级变换器的控制电路，所述多级变换器的控制电路在前馈控制方面克服了以往的功率控制存在的缺陷，通过输出电流参考给定的变化值以及功率模块电流跟随特性，提出了电路前馈控制量的计算方法，通过前馈控制实现了多级变换器的各个功率模块的同步动作，当输出功率降低时，或输出电流变化较快时，前馈控制作用也不会明显降低，改善了现有的前馈控制方案，提高了多级变换器系统在更广应用场合下的动态响应。
本发明实施例提供了一种多级变换器的控制系统，所述多级变换器的控制系统包括：多级变换器和如上所述的多级变换器的控制电路，其中，所述多级变换器包括多级串联的功率模块，相邻的两个所述功率模块之间设置有母线电容。参照图5，图5是本发明实施例方案涉及的多级变换器的控制系统的终端结构示意图。
如图5所示，所述多级变换器的控制系统还可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储设备。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的多级变换器的控制系统的结构并不构成对多级变换器的控制系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图5所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及多级变换器的控制程序。
在图5所示的终端中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明实施例终端中的处理器1001、存储器1005可以设置在终端中，所述终端通过处理器1001调用存储器1005中存储的多级变换器的控制程序，并执行本发明实施例提供的多级变换器的控制方法。
本发明实施例提供了一种多级变换器的控制方法，参照图6，图6为本发明一种多级变换器的控制方法一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述多级变换器的控制方法包括：
步骤S10，在多级变换器的工作模式为电流模式的情况下，通过每个电压外环控制环路分别获取所述多级变换器中各母线电容的电压参考指令和母线电容电压；
步骤S20，通过电流控制环路获取末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令；
步骤S30，通过当前功率模块的电压外环控制环路基于对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压的差值，确定参考电流；其中，所述当前功率模块为所述多级变换器中除末级功率模块外任一功率模块；
步骤S40，通过所述当前功率模块的电流内环控制环路根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和所述输出电流参考指令，生成所述当前功率模块的第一驱动信号；其中，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；
步骤S50，通过所述电流控制环路根据所述输出采样电流和输出电流参考指令，生成所述末级功率模块的第二驱动信号；其中，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
本实施例是对应于图1所述实施例的方法实施例，本实施例中，通过对上述多级变换器的控制电路进行运行模式切换、配置控制模块，以使上述实施例中的电流前馈控制得以实施，克服了以往的功率前馈控制存在的缺陷，通过输出电流参考给定的变化值以及功率模块电流跟随特性，设计了一种电路前馈控制量的计算方法，通过前馈控制实现了多级变换器的各个功率模块的同步动作，当输出功率降低时，或输出电流变化较快时，前馈控制作用也不会明显降低，改善了现有的前馈控制方案，提高了多级变换器系统在更广应用场合下的动态响应。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有多级变换器的控制程序，所述多级变换器的控制程序被处理器执行时实现如下操作：
将多级变换器的工作模式切换至电流模式；
对前级功率模块配置前级控制模块，对后级功率模块配置后级控制模块；
基于所述前级控制模块动态调节所述前级功率模块的输出功率，并维持母线电容电压Uc处于稳定状态；
基于所述后级控制模块动态调节所述后级功率模块的输出电流Io。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多级变换器的控制电路，应用于多级变换器，所述多级变换器包括多级串联的功率模块，其特征在于，所述多级变换器的控制电路包括：至少一个前级控制模块和一个末级控制模块，其中，
每个所述前级控制模块包括电压外环控制环路和电流内环控制环路，所述电压外环控制环路用于基于当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压确定参考电流；
所述电流内环控制环路用于根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和末级功率模块的输出电流参考指令，确定所述当前功率模块的第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；其中，所述末级功率模块与所述末级控制模块对应；
所述末级控制模块包括电流控制环路，用于根据所述末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令，确定所述末级功率模块的第二驱动信号，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
2.如权利要求1所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电压外环控制环路包括：
电压采样电路，所述电压采样电路用于获取并输出所述母线电容电压；
电压控制器，所述电压控制器用于基于所述当前功率模块对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压的差值确定所述参考电流。
3.如权利要求1所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电流内环控制环路包括：
前馈控制器，所述前馈控制器用于根据所述末级功率模块的输出电流参考指令生成并输出前馈输出电流；
前级电流控制器，所述前级电流控制器用于确定所述第一驱动信号；
前级调制模块，所述前级调制模块用于根据所述第一驱动信号生成第一调制信号，并将所述第一调制信号输出至所述当前功率模块；
电流采样电路，所述电流采样电流用于获取并输出所述当前功率模块的输出电流。
4.如权利要求1所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电流控制环路包括：
末级电流控制器，所述末级电流控制器用于确定所述第二驱动信号；
末级调制模块，所述末级调制模块用于根据所述第二驱动信号生成第二调制信号，并将所述第二调制信号输出至所述末级功率模块；
末级采样电路，所述末级采样电路用于获取并输出所述末级功率模块的输出采样电流。
5.如权利要求2所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电压外环控制环路还包括：
第一运算单元，所述第一运算单元的输入端与所述电压采样电路的输出端连接，所述第一运算单元的输出端与所述电压控制器的输入端连接，所述第一运算单元用于输出所述电压参考指令和母线电容电压的差值。
6.如权利要求3所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电流内环控制环路还包括：
第二运算单元，所述第二运算单元的输入端与所述电压控制器的输出端、所述电路采样电路的输出端以及所述前馈控制器的输出端连接，所述第二运算单元的输出端与所述前级电流控制器的输入端连接，所述第二运算单元用于输出参考输入电流和所述当前功率模块的输出电流的差值，其中，所述参考输入电流为所述参考电流和所述前馈输出电流的叠加值。
7.如权利要求4所述的多级变换器的控制电路，其特征在于，所述电路控制环路还包括：
第三运算单元，所述第三运算单元的输入端与所述末级采样电路的输出端连接，所述第三运算单元的输出端与所述末级电流控制器的输入端连接，所述第三运算单元用于输出所述输出电流参考指令和输出采样电流的差值。
8.一种多级变换器的控制系统，其特征在于，所述多级变换器的控制系统包括：多级变换器和如权利要求1-7中任一项所述的多级变换器的控制电路，其中，所述多级变换器包括多级串联的功率模块，相邻的两个所述功率模块之间设置有母线电容。
9.一种多级变换器的控制方法，其特征在于，所述多级变换器的控制方法应用于如权利要求8所述的多级变换器的控制系统，所述多级变换器的控制方法包括以下步骤：
在多级变换器的工作模式为电流模式的情况下，通过每个电压外环控制环路分别获取所述多级变换器中各母线电容的电压参考指令和母线电容电压；
通过电流控制环路获取末级功率模块的输出采样电流和输出电流参考指令；
通过当前功率模块的电压外环控制环路基于对应的母线电容的电压参考指令和母线电容电压的差值，确定参考电流；其中，所述当前功率模块为所述多级变换器中除末级功率模块外任一功率模块；
通过所述当前功率模块的电流内环控制环路根据所述参考电流、所述当前功率模块的输出电流和所述输出电流参考指令，生成所述当前功率模块的第一驱动信号；其中，所述第一驱动信号用于控制所述当前功率模块以维持所述母线电容电压的稳定；
通过所述电流控制环路根据所述输出采样电流和输出电流参考指令，生成所述末级功率模块的第二驱动信号；其中，所述第二驱动信号用于控制所述末级功率模块以动态调节所述末级功率模块的输出电流。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有多级变换器的控制程序，所述多级变换器的控制程序被处理器执行时实现如权利要求9所述的多级变换器的控制方法的步骤。
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