CN115549490A - 柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法 - Google Patents

柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法 Download PDF

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张家郡
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Abstract

本申请涉及一种柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法，其中，方法包括：与配电网相连的功率复用组件，用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件用于从功率复用电路输出的能量流中筛选出满足预设频率成分的能量流，并将满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；变压组件用于接收谐振组件输出的满足预设频率成分的能量流；整流组件用于对变压组件输出的满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件用于输出直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。由此，解决了相关技术中PET相关拓扑无法直接应用于SOP以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。

Description

柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法
技术领域
本申请涉及新型电力系统配电网核心装备技术领域，特别涉及一种柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法。
背景技术
我国已明确“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的双碳目标。新型电力系统做为促进风能、太阳能等可再生能源消纳的主力军，在其发、输、配、用各环节均存在许多挑战。
配电网是连接地区发电厂或输电网与各类用电用户的重要环节，按电压等级可分为高压(35～110kV)、中压(6～10kV)与低压(0.4kV)配电网两类。新型发电与用电需求的涌现促进了传统配电网结构形态的转变，智能配电网的重要目标是在保障电能经济化传输、分配的同时提升供电质量与可靠性，而电力电子技术的发展为其提供了契机。以基于电压源型换流器(Voltage Source Converter，VSC)的柔性直流输电技术为代表，相关思想被推广至配电网便形成了智能软开关(Soft Open Point，SOP)或柔性多状态开关(FlexibleDistribution Switch)等柔性互联装置。基于SOP的配电网运行控制与规划设计是当今的研究热点。
发明内容
本申请提供一种柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法，以解决相关技术中缺乏高功率密度隔离型SOP的不足、SOP与PET(Power Electronic Transformer，电力电子变压器)适用场景不同，导致PET相关拓扑无法直接应用于SOP的缺陷以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。
本申请第一方面实施例提供一种柔性多状态开关拓扑电路，包括以下步骤：与配电网相连的功率复用组件，用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件，所述谐振组件的第一至第三输入端分别与所述功率复用电路的第一至第三输出端对应相连，用于从所述功率复用电路输出的能量流中筛选出所述满足预设频率成分的能量流，并将所述满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；所述变压组件，所述变压组件的第一至第三输入端与所述谐振组件的第一至第三输出端对应相连，用于接收所述谐振组件输出的所述满足预设频率成分的能量流；整流组件，所述整流组件的第一至第三输入端与所述变压组件的第一至第三输出端对应相连，用于对所述变压组件输出的所述满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件，所述工频逆变组件的两端分别与所述整流组件的两端相连，用于输出所述直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。
可选地，在一些实施例中，上述柔性多状态开关拓扑电路，还包括：第一滤波组件，所述第一滤波组件的第一至第三输入端与所述功率复用组件的第一至第三输出端对应相连；第二滤波组件，所述第二滤波组件的第一至第三输入端与所述工频逆变组件的第一至第三输出端对应相连。可选地，在一些实施例中，所述第一滤波组件，包括：由第一至第三电感串联得到所述第一滤波组件的第一输入端，所述第一滤波组件的第一输入端与所述功率复用组件的第一输出端相连；由第四至第六电感串联得到所述第一滤波组件的第二输入端，所述第一滤波组件的第二输入端与所述功率复用组件的第二输出端相连；由第七至第九电感串联得到所述第一滤波组件的第三输入端，所述第一滤波组件的第三输入端与所述功率复用组件的第三输出端相连；第一至第三电容，第一电容的一端分别与第二电容的一端和所述第三电容的一端相连，所述第一电容的另一端与第一电感和第二电感的中点相连，所述第二电容的另一端与第四电感和第五电感的中点相连，所述第三电容的另一端与第七电感和第八电感的中点相连。
可选地，在一些实施例中，所述第二滤波组件，包括：由第十至第十二电感串联得到所述第二滤波组件的第一输入端，所述第二滤波组件的第一输入端与所述工频逆变组件的第一输出端相连；由第十三至第十五电感串联得到所述第二滤波组件的第二输入端，所述第二滤波组件的第二输入端与所述工频逆变组件的第二输出端相连；由第十六至第十八电感串联得到所述第二滤波组件的第三输入端，所述第二滤波组件的第三输入端与所述工频逆变组件的第三输出端相连；第四至第六电容，第四电容的一端分别与第五电容的一端和所述第六电容的一端相连，所述第四电容的另一端与第十电感和第十一电感的中点相连，所述第五电容的另一端与第十三电感和第十四电感的中点相连，所述第六电容的另一端与第十六电感和第十七电感的中点相连。
可选地，在一些实施例中，所述功率复用组件、所述整流组件和所述工频逆变组件均为全桥式电路。
可选地，在一些实施例中，所述功率复用组件的第一至第三输出端、所述整流组件的第一至第三输入端和所述工频逆变组件的第一至第三输入端均由所述全桥式电路的两个桥臂的中点确定。
可选地，在一些实施例中，上述的柔性多状态开关拓扑电路，还包括：滤波电容，所述滤波电容的两端分别与所述整流组件的两端和所述工频逆变组件的两端相连。
可选地，在一些实施例中，所述变压组件为变压器。
本申请第二方面实施例提供一种柔性多状态开关拓扑电路的控制方法，采用如上述的柔性多状态开关拓扑电路，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述功率复用组件在不同开关状态下桥臂输出的电流峰值；在所述电流峰值满足预设条件时，离线计算各电路状态持续时间，并根据所述各电路状态持续时间生成调整规则；以及将所述调整规则发送至所述整流组件和所述工频逆变组件，以使得所述整流组件和所述工频逆变组件按照所述调整规则执行相应的动作。
可选地，在一些实施例中，所述开关状态包括所述功率复用组件的上桥臂为导通状态且所述功率复用组件的下桥臂为关闭状态、所述功率复用组件的上桥臂为关闭状态且所述功率复用组件的下桥臂为导通状态、所述功率复用组件的上桥臂和所述功率复用组件的下桥臂均为关闭状态。
可选地，在一些实施例中，所述预设条件为所述电流峰值处于预设均衡状态，且小于预设值。
由此，本申请实施例具有的有益效果为：首次提出使用高频变压器替代工频变压器进行隔离，大幅提升了SOP装置的功率密度与运行效率，便于制造壁挂式SOP，有利于提升SOP在低压配电台区的普及程度，为新型电力系统中配电网的智能化提供可调度资源；对于两种功率复用方法，打破了高频变压器结合拓扑对称的约束，使得两种方法成功的应用于SOP，可以进一步减少总功率变换的级数，提升装置效率并有效降低成本。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的相关技术中SOP典型拓扑的示意图；
图2为根据本申请实施例提供的相关技术中典型PET拓扑的示意图；
图3为根据本申请实施例提供的相关技术中VSC分时和分频两种功率复用的示意图；
图4为根据本申请实施例提供的柔性多状态开关拓扑电路的方框示意图；
图5为根据本申请实施例提供的柔性多状态开关拓扑电路的示意图；
图6为根据本申请实施例提供的功率复用组件和工频逆变组件的控制策略的示意图；
图7为根据本申请实施例提供的整流组件控制策略的示意图；
图8为根据本申请实施例提供的分时复用方法的模式切换的示意图；
图9为根据本申请实施例提供的采用分频复用方法的潮流控制效果的示意图；
图10为根据本申请实施例提供的柔性多状态开关拓扑电路的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的柔性多状态开关拓扑电路及其控制方法。针对上述背景技术中提到的相关技术中缺乏高功率密度隔离型SOP的不足、SOP与PET适用场景不同，导致PET相关拓扑无法直接应用于SOP的缺陷以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。本申请提供了一种柔性多状态开关拓扑电路，在该电路中，通过与配电网相连的功率复用组件用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件用于从功率复用电路输出的能量流中筛选出满足预设频率成分的能量流，并将满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；变压组件用于接收谐振组件输出的满足预设频率成分的能量流；整流组件用于对变压组件输出的满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件用于输出直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。由此，解决了相关技术中PET相关拓扑无法直接应用于SOP以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。
在介绍本申请实施例的柔性多状态开关拓扑电路之前，介绍一下相关技术中的SOP、PET以及工频整流器。
如图1所示，在已有的实际工程中，SOP多应用于中压配电网，且多采用单一的三相三线制半桥VSC背靠背拓扑，其优势是工程实践经验丰富、常规控制策略较成熟。
高频功率变换技术的典型拓扑如图2所示，高频功率变换技术广泛应用于配电网另一核心装备电力电子变压器，其核心思想是使用高频变压器替代工频变压器提升装置功率密度与效率。
图2中包含工频整流、高频逆变、高频隔离、高频整流和工频逆变共五级，所使用的器件及配套外围电路较多。尽管有采用AC-AC(Alternating Current-AlternatingCurrent，交流变交流)变换可以将变压器原边或副边电路的两级合二为一，但交交功率变换控制复杂且应用于中高功率场景效果不佳。近期功率变换领域类比通信领域的信号传输，提出了VSC分时和分频两种功率复用方法，使变压器原边VSC同时承担图2中两级功能，为节约功率变换级数提供了新思路。两种方法如图3所示，图3的(a)为VSC分频功率复用方法，图3的(b)为VSC分时功率复用方法。
然而相关技术中有以下缺陷，其一，相关技术中的SOP为应对潜在的三相不对称故障，通常需要配置工频隔离变压器，客观上增加了SOP装置的整体占地面积及损耗，而降低两项指标对于SOP应用于低压配电网意义重大，因此亟需考虑新型SOP拓扑。
其二，相关技术中的SOP拓扑未见采用高频变压器替代工频变压器隔离的方案，且PET通常为一侧有源网络向另一侧无源网络供电，而SOP需要控制两个有源节点间潮流的双向流动，因此拓扑、控制方法与PET有所区别。
其三，两种功率复用方法属于控制方法，提出时未针对统一拓扑，缺乏统一对比；且提出时针对PET的应用场景，与SOP有较大区别。
为解决上述问题，本申请提供了一种柔性多状态开关拓扑电路。
具体而言，图4为本申请实施例所提供的一种柔性多状态开关拓扑电路的方框示意图。
如图4所示，该柔性多状态开关拓扑电路10包括：功率复用组件100、谐振组件200、变压组件300、整流组件400和工频逆变组件500。
与配电网相连的功率复用组件100，用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件200，谐振组件200的第一至第三输入端分别与功率复用电路的第一至第三输出端对应相连，用于从功率复用电路输出的能量流中筛选出满足预设频率成分的能量流，并将满足预设频率成分的能量流输入至变压组件300；变压组件300，变压组件300的第一至第三输入端与谐振组件200的第一至第三输出端对应相连，用于接收谐振组件200输出的满足预设频率成分的能量流；整流组件400，整流组件400的第一至第三输入端与变压组件300的第一至第三输出端对应相连，用于对变压组件300输出的满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件500，工频逆变组件的两端分别与整流组件400的两端相连，用于输出直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。
可选地，在一些实施例中，功率复用组件100、整流组件400和工频逆变组件500均为全桥式电路。
可选地，在一些实施例中，功率复用组件100的第一至第三输出端、整流组件400的第一至第三输入端和工频逆变组件500的第一至第三输入端均由全桥式电路的两个桥臂的中点确定。
可选地，在一些实施例中，变压组件300为变压器。
具体地，如图5所示，本申请实施例的功率复用组件100采用功率复用模式，在单一调制周期内同时完成工频成分的能量传输与高频成分的能量传输，因此能够节约一级三相半桥VSC。
谐振组件200，在变压器原边配置LC谐振组件200，LC谐振频率根据功率复用(控制)方法的选择可以进行调整，其目的是构造一个选频电路，仅使高频成分能量流经高频变压器，且高频变压器能够有效隔离原、副边。
整流组件400作为高频整流级，将高频交流电压整流得到直流母线电压。
工频逆变组件500作为工频逆变级，输出交流电压向有源网络传输有功功率。
功率复用组件100与工频逆变组件500的出口处使用LCL滤波器与弱电网相连，以在减小总电感用量的前提下有效滤除高频电流。
可选地，在一些实施例中，如图5所示，上述柔性多状态开关拓扑电路10，还包括：第一滤波组件，第一滤波组件的第一至第三输入端与功率复用组件100的第一至第三输出端对应相连；第二滤波组件，第二滤波组件的第一至第三输入端与工频逆变组件500的第一至第三输出端对应相连。
可选地，在一些实施例中，如图5所示，第一滤波组件，包括：由第一至第三电感串联得到第一滤波组件的第一输入端、由第四至第六电感串联得到第一滤波组件的第二输入端、由第七至第九电感串联得到第一滤波组件的第三输入端和第一至第三电容，其中，第一滤波组件的第一输入端与功率复用组件100的第一输出端相连，第一滤波组件的第二输入端与功率复用组件100的第二输出端相连，第一滤波组件的第三输入端与功率复用组件100的第三输出端相连，第一电容的一端分别与第二电容的一端和第三电容的一端相连，第一电容的另一端与第一电感和第二电感的中点相连，第二电容的另一端与第四电感和第五电感的中点相连，第三电容的另一端与第七电感和第八电感的中点相连。
可选地，在一些实施例中，如图5所示，第二滤波组件，包括：由第十至第十二电感串联得到第二滤波组件的第一输入端、由第十三至第十五电感串联得到第二滤波组件的第二输入端、由第十六至第十八电感串联得到第二滤波组件的第三输入端和第四至第六电容，其中，第二滤波组件的第一输入端与工频逆变组件500的第一输出端相连，第二滤波组件的第二输入端与工频逆变组件500的第二输出端相连，第二滤波组件的第三输入端与工频逆变组件500的第三输出端相连，第四电容的一端分别与第五电容的一端和第六电容的一端相连，第四电容的另一端与第十电感和第十一电感的中点相连，第五电容的另一端与第十三电感和第十四电感的中点相连，第六电容的另一端与第十六电感和第十七电感的中点相连。
可选地，在一些实施例中，上述的柔性多状态开关拓扑电路10，还包括：滤波电容，滤波电容的两端分别与整流组件400的两端和工频逆变组件500的两端相连。
为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的柔性多状态开关拓扑电路，下面结合具体实施例进行详细阐述。
本申请实施例所提出的功率复用组件与工频逆变组件的控制策略框图可以如图6所示，整流组件的控制策略图可以如图7所示。
在本申请实施例的柔性多状态开关拓扑电路中，各控制组件的控制目标分别为：使用功率复用组件控制r侧直流母线电压vdcr；使用整流组件控制s侧直流母线电压vdcs；使用工频逆变组件控制SOP的潮流方向及幅值。因此，无论是功率复用组件采用分时还是分频复用方法，其工频信号控制策略是一致的，而在于高频功率传输控制相关的控制策略有所区别。
对分频复用方法，由于高频能量是通过谐振产生的，当系统达到稳态时，原、副边调制生成的高频正弦电压源必然同频同相(否则高频电流会继续变化)。因此为控制vdcs，可以采用同步整流方式，如图7所示，通过闭环调节vdcs并将其输出作为原、副边高频调制波的幅值，对功率复用组件和整流组件分别归一化后得到高频调制比mdca,b,c，VSC所得到的直接叠加在工频调制比信号上，因此工频传输与高频传输时间并行；
对分时复用方法，在单调制周期内，工频传输时间与高频传输时间串行；对高频传输信号，由于类比双有源桥(Dual Active Bridge,，DAB)使用高频方波传输功率，仅需要使用图7生成的副边的移相角信号(以原边VSC为基准-相位为0)，此外，需要在工频与高频功率进行模式切换，确保谐振网络中的电容Cb有效滤除H桥输出电压用于传输工频功率的方波，且用于DAB工作的均是高频方波；将该过程定义为模式切换，如图8所示。
根据前述过程，模式切换是一种主动控制技术，可以通过开环方法或闭环方法实现。一种典型的闭环方法是基于滞环控制，通过采样各相VSC输出的电流及Cb的电压控制功率器件的开通/关断；但这种方法对采样频率要求较高，且受直流母线电压固有电压波动的影响，因此实用性不强；本申请实施例为此特别提出一种开环控制方法：以图8中的充电过程为例，当同一桥臂上(下)开关导通，其等效电路为正(负)极性Cdr与Lb、Cb三者的串联；当两开关全部闭锁时，Cdr不与Lb、Cb连接，即Lb与Cb形成谐振回路。在满足Cd>>Cb的前提下，通过控制以上三种电路的有限次数切换，以桥臂输出电流峰值均衡且足够小为目标，离线计算各电路状态持续时间(谐振角度)。将计算得到的规则发送至功率复用组件与整流组件以确保过渡过程高频变压器磁动势之和为0避免偏磁或饱和，即整流组件虽然不执行工频传输，但仍然需要执行所提过渡过程。
按照本申请实施例控制方法，以功率复用组件采用分频复用方法时为例，其潮流参考值变化时的控制效果如图9所示。
根据本申请实施例提出的柔性多状态开关拓扑电路，通过与配电网相连的功率复用组件用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件用于从功率复用电路输出的能量流中筛选出满足预设频率成分的能量流，并将满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；变压组件用于接收谐振组件输出的满足预设频率成分的能量流；整流组件用于对变压组件输出的满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件用于输出直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。由此，解决了相关技术中PET相关拓扑无法直接应用于SOP以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的柔性多状态开关拓扑电路的控制方法。
图10是本申请实施例的柔性多状态开关拓扑电路的控制方法的流程图。
如图10所示，该柔性多状态开关拓扑电路的控制方法包括以下步骤：
在步骤S1001中，获取功率复用组件在不同开关状态下桥臂输出的电流峰值。
在步骤S1002中，在电流峰值满足预设条件时，离线计算各电路状态持续时间，并根据各电路状态持续时间生成调整规则。
在步骤S1003中，将调整规则发送至整流组件和工频逆变组件，以使得整流组件和工频逆变组件按照调整规则执行相应的动作。
可选地，在一些实施例中，开关状态包括功率复用组件的上桥臂为导通状态且功率复用组件的下桥臂为关闭状态、功率复用组件的上桥臂为关闭状态且功率复用组件的下桥臂为导通状态、功率复用组件的上桥臂和功率复用组件的下桥臂均为关闭状态。
可选地，在一些实施例中，预设条件为电流峰值处于预设均衡状态，且小于预设值。
需要说明的是，前述对柔性多状态开关拓扑电路实施例的解释说明也适用于该实施例的柔性多状态开关拓扑电路的控制方法，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的柔性多状态开关拓扑电路的控制方法，通过与配电网相连的功率复用组件用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；谐振组件用于从功率复用电路输出的能量流中筛选出满足预设频率成分的能量流，并将满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；变压组件用于接收谐振组件输出的满足预设频率成分的能量流；整流组件用于对变压组件输出的满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；工频逆变组件用于输出直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。由此，解决了相关技术中PET相关拓扑无法直接应用于SOP以及功率复用方法与SOP适配性差的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请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表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，包括：
与配电网相连的功率复用组件，用于在单一调制周期内同时完成工频成分的能量流传输与满足预设频率成分的能量流传输；
谐振组件，所述谐振组件的第一至第三输入端分别与所述功率复用电路的第一至第三输出端对应相连，用于从所述功率复用电路输出的能量流中筛选出所述满足预设频率成分的能量流，并将所述满足预设频率成分的能量流输入至变压组件；
所述变压组件，所述变压组件的第一至第三输入端与所述谐振组件的第一至第三输出端对应相连，用于接收所述谐振组件输出的所述满足预设频率成分的能量流；
整流组件，所述整流组件的第一至第三输入端与所述变压组件的第一至第三输出端对应相连，用于对所述变压组件输出的所述满足预设频率成分的能量流进行整流得到直流母线电压；
工频逆变组件，所述工频逆变组件的两端分别与所述整流组件的两端相连，用于输出所述直流母线电压，并向预设的有源网络传输有功功率。
2.根据权利要求1所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，还包括：
第一滤波组件，所述第一滤波组件的第一至第三输入端与所述功率复用组件的第一至第三输出端对应相连；
第二滤波组件，所述第二滤波组件的第一至第三输入端与所述工频逆变组件的第一至第三输出端对应相连。
3.根据权利要求2所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，所述第一滤波组件，包括：
由第一至第三电感串联得到所述第一滤波组件的第一输入端，所述第一滤波组件的第一输入端与所述功率复用组件的第一输出端相连；
由第四至第六电感串联得到所述第一滤波组件的第二输入端，所述第一滤波组件的第二输入端与所述功率复用组件的第二输出端相连；
由第七至第九电感串联得到所述第一滤波组件的第三输入端，所述第一滤波组件的第三输入端与所述功率复用组件的第三输出端相连；
第一至第三电容，第一电容的一端分别与第二电容的一端和所述第三电容的一端相连，所述第一电容的另一端与第一电感和第二电感的中点相连，所述第二电容的另一端与第四电感和第五电感的中点相连，所述第三电容的另一端与第七电感和第八电感的中点相连。
4.根据权利要求2所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，所述第二滤波组件，包括：
由第十至第十二电感串联得到所述第二滤波组件的第一输入端，所述第二滤波组件的第一输入端与所述工频逆变组件的第一输出端相连；
由第十三至第十五电感串联得到所述第二滤波组件的第二输入端，所述第二滤波组件的第二输入端与所述工频逆变组件的第二输出端相连；
由第十六至第十八电感串联得到所述第二滤波组件的第三输入端，所述第二滤波组件的第三输入端与所述工频逆变组件的第三输出端相连；
第四至第六电容，第四电容的一端分别与第五电容的一端和所述第六电容的一端相连，所述第四电容的另一端与第十电感和第十一电感的中点相连，所述第五电容的另一端与第十三电感和第十四电感的中点相连，所述第六电容的另一端与第十六电感和第十七电感的中点相连。
5.根据权利要求2所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，所述功率复用组件、所述整流组件和所述工频逆变组件均为全桥式电路。
6.根据权利要求5所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，所述功率复用组件的第一至第三输出端、所述整流组件的第一至第三输入端和所述工频逆变组件的第一至第三输入端均由所述全桥式电路的两个桥臂的中点确定，所述变压组件为高频变压器。
7.根据权利要求6所述的柔性多状态开关拓扑电路，其特征在于，还包括：
滤波电容，所述滤波电容的两端分别与所述整流组件的两端和所述工频逆变组件的两端相连。
8.一种柔性多状态开关拓扑电路的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项的柔性多状态开关拓扑电路，其中，所述方法包括以下步骤：
获取所述功率复用组件在不同开关状态下桥臂输出的电流峰值；
在所述电流峰值满足预设条件时，离线计算各电路状态持续时间，并根据所述各电路状态持续时间生成调整规则；以及
将所述调整规则发送至所述整流组件和所述工频逆变组件，以使得所述整流组件和所述工频逆变组件按照所述调整规则执行相应的动作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述开关状态包括所述功率复用组件的上桥臂为导通状态且所述功率复用组件的下桥臂为关闭状态、所述功率复用组件的上桥臂为关闭状态且所述功率复用组件的下桥臂为导通状态、所述功率复用组件的上桥臂和所述功率复用组件的下桥臂均为关闭状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设条件为所述电流峰值处于预设均衡状态，且小于预设值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116111556A (zh) * 2023-04-13 2023-05-12 武汉理工大学 一种具有磁饱和效应抑制功能的柔性混合变压器

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