CN115561992A - 功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质 - Google Patents

功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN115561992A CN202211199122.9A CN202211199122A CN115561992A CN 115561992 A CN115561992 A CN 115561992A CN 202211199122 A CN202211199122 A CN 202211199122A CN 115561992 A CN115561992 A CN 115561992A
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张文平
颜冬亮
郑春茂
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

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Abstract

本申请提供了功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质，该系统包括：主控制器、冗余控制器、信号选择模块和至少三个功率模块；所述主控制器、所述冗余控制器和所述至少三个功率模块分别与所述信号选择模块相连接；所述信号选择模块，用于在所述主控制器正常运行时，将来自所述主控制器的控制命令发送给所述功率模块，并在所述主控制器发生故障时，将来自所述冗余控制器的控制命令发送给所述功率模块；所述功率模块，用于根据接收到的控制命令，执行开关状态切换动作。本申请提供的功率模块控制系统具有较高的可靠性。

Description

功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质。
背景技术
模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)具有高效率、模块化、灵活的拓展性、输出波形质量高等优点，在大型驱动器、直流传输等领域得到广泛应用。MMC系统包括控制器和主电路，主电路包括多个功率模块(Power Module，PM)，每个功率模块包括多个开关管，控制器通过控制各开关管的通断状态，实现整流、滤波、逆变等处理。由于MMC系统应用于大型驱动器、直流传输等场景，所以MMC系统对于可靠性具有较高的要求，因为MMC系统故障会造成较大的损失。
目前，为了提高MMC系统的可靠性，在MMC系统中设置冗余的主电路，当一个主电路故障时切换至另一个备用的主电路，使得MMC系统能够继续运行。
然而，在MMC系统中设置冗余的主电路，仅能解决由于主电路故障而导致的MMC系统故障，而控制器发生故障时仍会导致MMC系统故障，因此MMC系统的可靠性仍较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供的功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质，能够提高MMC系统的可靠性。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种功率模块控制系统，包括：主控制器、冗余控制器、信号选择模块和至少三个功率模块；所述主控制器、所述冗余控制器和所述至少三个功率模块分别与所述信号选择模块相连接；所述信号选择模块，用于在所述主控制器正常运行时，将来自所述主控制器的控制命令发送给所述功率模块，并在所述主控制器发生故障时，将来自所述冗余控制器的控制命令发送给所述功率模块；所述功率模块，用于根据接收到的控制命令，执行开关状态切换动作。
在一种可能的实现方式中，所述主控制器，用于向所述信号选择模块发送主控制器状态信号；所述冗余控制器，用于向所述信号选择模块发送冗余控制器状态信号；所述信号选择模块，用于在所述主控制器状态信号指示所述主控制器正常运行时，将来自所述主控制器的控制命令发送给所述功率模块，并在所述主控制器状态信号指示所述主控制器发生故障，且所述冗余控制器状态信号指示所述冗余控制器正常运行时，将来自所述冗余控制器的控制命令发送给所述功率模块。
在一种可能的实现方式中，所述主控制器，用于在每个开关周期开始时对第一计数器重置，并在所述第一计数器的计数值达到第一计数值时，向所述信号选择模块发送控制命令；所述冗余控制器，用于在每个所述开关周期开始时对第二计算器重置，并在所述第二计数器的计数值达到所述第一计数值时，向所述信号选择模块发送控制命令；所述功率模块，用于在接收到来自所述信号选择模块的控制命令后，将第三计数器的计数值设置为第二计数值，在所述第三计数器的计数值达到一个所述开关周期的时长后重置所述第三计数器，并根据接收到的控制命令执行开关状态切换动作，其中，所述第二计数值等于所述第一计数值与预设的第一时长阈值之和，且所述第二计数值小于一个所述开关周期的时长。
在一种可能的实现方式中，所述功率模块，用于在将所述第三计数器的计数值设置为所述第二计数值后，将当前开关周期内的状态信息发送给所述信号选择模块；所述信号选择模块，用于将所述状态信息分别发送给所述主控制器和所述冗余控制器；所述主控制器，用于在接收到所述状态信息后，对所述第一计数器重置；所述冗余控制器，用于在接收到所述状态信息后，对所述第二计数器重置。
在一种可能的实现方式中，所述主控制器，用于在所述第一计数器的计数值达到第三计数值后，将第一交换信息发送给所述冗余控制器，其中，所述第三计数值大于或等于所述第一计数值，且小于一个所述开关周期的时长，所述第一交换信息包括系统状态信息、所述主控制器的控制环路计算结果和所述主控制器的调制结果中的至少一个；所述冗余控制器，用于在所述第二计数器的计数值达到所述第三计数值后，将第二交换信息发送给所述主控制器，并在所述第一交换信息与所述第二交换信息不同时，基于所述第一交换信息生成下一开关周期的控制命令，其中，所述第二交换信息包括系统状态信息、所述冗余控制器的控制环路计算结果和所述冗余控制器的调制结果中的至少一个。
在一种可能的实现方式中，所述主控制器，用于执行第一任务，其中，所述第一任务包括用于生成控制命令的任务；所述冗余控制器，用于在所述主控制器正常运行时，执行第二任务，并在所述主控制器发送故障时，执行所述第一任务和所述第二任务，其中，所述第二任务不包括用于生成控制指令的任务。
在一种可能的实现方式中，所述主控制器，用于执行用于控制所述功能模块的控制任务；所述冗余控制器，用于在所述主控制器正常运行时处于旁路模式，复制所述主控制器执行所述控制任务的结果，并在所述主控制器发生故障时，执行所述控制任务。
在一种可能的实现方式中，所述信号选择模块，用于接收来自所述主控制器和所述冗余控制器的输入输出控制信号，并将所述输入输出控制信号发送给控制对象，及接收来自所述控制对象的反馈信号，并将所述反馈信号发送给所述主控制器和所述冗余控制器，其中，所述输入输出控制信号用于对所述控制对象进行控制；或者，所述主控制器，用于生成输入输出控制信号，并将所述输入输出控制信号发送给所述控制对象，及接收来自所述控制对象的反馈信号，且，所述冗余控制器，用于生成所述输入输出控制信号，并将所述输入输出控制信号发送给所述控制对象，及接收来自所述控制对象的反馈信号。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种功率模块控制方法，应用于信号选择模块，所述信号选择模块分别与主控制器、冗余控制器和至少三个功率模块相连接，所述方法包括：确定所述主控制器是否正常运行；若所述主控制器正常运行，则将来自所述主控制器的控制命令发送给所述功率模块，使所述功率模块根据接收到的控制命令执行开关状态切换动作；若所述主控制器发生故障，则将来自所述冗余控制器的控制命令发送给所述功率模块，使所述功率模块根据接收到的控制命令执行开关状态切换动作。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器用于存储至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上述第二方面所述功率模块控制方法对应的操作。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行如上述第二方面所述的功率模块控制方法。
根据本申请实施例的第五方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行如上述第二方面所述的功率模块控制方法。
由上述技术方案可知，功率模块控制系统包括主控制器、冗余控制器、信号选择模块和多个功率模块，当主控制器正常运行时，信号选择模块将来自主控制器的控制命令发送至功率模块，当主控制器故障时，信号选择模块将来自冗余控制器的控制命令发送至功率模块，通过多个控制器和信号选择模块实现了控制器的冗余，即当主控制器发生故障时，可以通过冗余控制器发出控制信号控制各功率模块工作，使功率模块控制系统可以继续工作，避免了由于主控制器发生故障导致功率模块控制系统故障的情况发生，使功率模块控制系统工作更加稳定，不易发生故障，因此该功率模块控制系统具有较高的可靠性。
附图说明
图1是本申请一个实施例的功率模块控制系统的示意图；
图2是本申请一个实施例的控制时序的示意图；
图3是本申请另一个实施例的功率模块控制系统的示意图；
图4是本申请再一个实施例的功率模块控制系统的示意图；
图5是本申请一个实施例的功率模块控制方法的流程图；
图6是本申请一个实施例的电子设备的示意图。
附图标记列表：
501、判断主控制器是否正常运行
502：将来自主控制器的控制命令发送给功率模块
503：将来自冗余控制器的控制命令发送给功率模块
100：功率模块控制系统 500：功率模块控制方法 101：主控制器
102：冗余控制器 103：信号选择模块 104：功率模块
D1：第一计数值 D2：第二计数值 A：控制命令
B：状态信息 K1：主控制器状态信号 L1：第一交换信息
L2：第二交换信息 K2：冗余控制器状态信号 T：开关周期
C1：输入输出控制信号 C2：反馈信号 105：控制对象
602：处理器 604：通信接口 606：存储器
608：总线 610：程序 D4：第四计数值
具体实施方式
如前所述，MMC系统包括控制器和主电路，主电路包括多个功率模块，每个功率模块包括多个开关管，控制器通过控制各开关管的通断状态，实现整流、滤波、逆变等处理。由于MMC系统应用于大型驱动器、直流传输等场景，所以MMC系统对于可靠性具有较高的要求。目前，为了提高MMC系统的可靠性，在MMC系统中设置冗余的主电路，当一个主电路故障时切换至另一个备用的主电路，使得MMC系统在一个主电路故障时能够继续运行。然而，在MMC系统中设置冗余的主电路，仅能解决由于主电路故障而导致的MMC系统故障，当控制器发生故障时MMC系统仍会发生故障，因此现有MMC系统的可靠性较低。
本申请实施例中，功率模块控制系统包括主控制器、冗余控制器、信号选择模块和多个功率模块，当主控制器正常运行时，信号选择模块将来自主控制器的控制命令发送至功率模块，当主控制器故障时，信号选择模块将来自冗余控制器的控制命令发送至功率模块，通过多个控制器和信号选择模块实现了控制器的冗余，即当主控制器发生故障时，可以通过冗余控制器发出控制信号控制各功率模块工作，使功率模块控制系统可以继续工作，避免了由于控制器发生故障导致功率模块控制系统故障的情况发生，使功率模块控制系统工作更加稳定，因此该功率模块控制系统具有较高的可靠性。
下面结合附图对本申请实施例提供的功率模块控制系统、方法、电子设备和存储介质进行详细说明。需要说明的是，上述仅以MMC系统说明现有功率模块控制系统存在的问题，而本申请实施例提供的控制系统不仅适用于MMC系统，还适用于包括各类电力电子变换器的系统。
功率模块控制系统
图1是本申请一个实施例的功率模块控制系统的示意图。如图1所示，该功率模块控制系统100包括：主控制器101、冗余控制器102、信号选择模块103和至少三个功率模块104；
主控制器101、冗余控制器102和至少三个功率模块104分别与信号选择模块103相连接。信号选择模块103可以在主控制器101正常运行时，将来自主控制器101的控制命令发送给功率模块104，并在主控制器101发生故障时，将来自冗余控制器102的控制命令发送给功率模块104。功率模块104可以根据接收到的控制命令，执行开关状态切换动作。
在功率模块控制系统100中设置有冗余控制器102，当主控制器101发生故障时，信号选择模块103将冗余控制器102的控制命令发送至各功率模块104，以控制各功率模块104中的开关管执行开关状态切换。功率模块104中包括有多个开关管，通过多个开关管的通断可以控制功率模块控制系统100执行不同的工作，例如：可以通过控制开关管的通断使功率模块控制系统100进行整流工作，通过可以通过控制开关管的通断使功率模块控制系统100进行逆变工作等。
信号选择模块103可以选择性的将主控制器101或冗余控制器102发出的控制命令发送至与该信号选择模块103相连接的功率模块104，信号选择模块103具体可以为复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)和信号选择单元等，在此本申请不作限定。
应理解，为了使功率模块控制系统100可靠性更高，冗余控制器102可以设置有多个，当具有多个冗余控制器102时可以设定各冗余控制器102的优先级。当主控制器101发生故障时，信号选择模块103按照预先设定的优先级将冗余控制器102输出的控制命令发送至功率模块104，例如：具有三个冗余控制器102，第一冗余控制器102具有第一优先级，第二控制器具有第二优先级，当主控制器101故障时，信号选择模块103将第一冗余控制器102的控制命令发送至功率模块104，若此时第一冗余控制器102也损坏，则信号选择模块103将第二冗余控制器102的控制命令发送至功率模块104，以此类推。
在本申请实施例中，功率模块控制系统100包括主控制器101、冗余控制器102、信号选择模块103和多个功率模块104，当主控制器101正常运行时，信号选择模块103将来自主控制器101的控制命令发送至功率模块104，当主控制器101故障时，信号选择模块103将来自冗余控制器102的控制命令发送至功率模块104，通过多个控制器和信号选择模块103实现了控制器的冗余，即当主控制器101发生故障时可以通过冗余控制器102发出控制命令控制各功率模块104工作，使功率模块控制系统100可以继续工作，避免了由于主控制器101发生故障导致功率模块控制系统100故障的情况发生，使功率模块控制系统100工作更加稳定，不易发生故障，因此该功率模块控制系统100具有较高的可靠性。
在一种可能的实现方式中，主控制器101可以向信号选择模块103发送主控制器状态信号K1。冗余控制器102可以向信号选择模块103发送冗余控制器状态信号K2。信号选择模块103可以在主控制器状态信号K1指示主控制器101正常运行时，将来自主控制器101的控制命令发送给功率模块104，并在主控制器状态信号K1指示主控制器101发生故障，且冗余控制器状态信号K2指示冗余控制器102正常运行时，将来自冗余控制器102的控制命令发送给功率模块104。
主控制器101和冗余控制器102向信号选择模块103输出对应的控制器状态信号，该状态信号可以指示控制器是否正常运行，例如：若控制器正常工作该信号为高电平，若控制器故障该信号为低电平等。若主控制器101的状态信号指示控制器故障，则切换为冗余控制器102控制功率模块104。需要说明的是，该示例仅用于举例，不对本申请做任何限制。
在本申请实施例中，主控制器101和冗余控制器102向信号选择模块103输出对应的控制器状态信号，使信号选择模块103可以通过该控制器状态信号判断主控制器101和/或冗余控制器102是否正常运行，从而可以把正常运行的主控制器101或者冗余控制器102发出的控制命令发送至功率模块104，实现了当主控制器101故障时平滑的过度到冗余控制器102发出控制命令，从而当主控制器101故障时功率模块控制系统100可以继续工作，提高了该系统的可靠性。
图2是本申请一个实施例的控制时序的示意图，如图2所示，主控制器101可以在每个开关周期T开始时对第一计数器重置，并在第一计数器的计数值达到第一计数值D1时，向信号选择模块103发送控制命令A。冗余控制器102可以在每个开关周期T开始时对第二计算器重置，并在第二计数器的计数值达到第一计数值D1时，向信号选择模块103发送控制命令A。功率模块104可以接收到来自信号选择模块103的控制命令A后，将第三计数器的计数值设置为第二计数值D2，在第三计数器的计数值达到一个开关周期T的时长后重置第三计数器，并根据接收到的控制命令A执行开关状态切换动作，其中，第二计数值D2等于第一计数值D1与预设的第一时长阈值之和，且第二计数值D2小于一个开关周期T的时长。
控制器按照一定周期T控制各功率模块104中开关管的通断，主控制器101中设置有第一计数器，主控制器101在每个周期T开始时对第一计数器进行重置，例如：一个周期T为100μs，则在第100μs时对第一计数器进行重置，从0μs开始重新计数。第一计数器在计数达到第一计数值D1时，向信号选择模块103发送控制命令A，其中，第一计数值D1为人为规定数值，该第一计数值D1可以为周期T内任意计数值，具体可以根据传输数据的延迟决定该计数值，例如：第一计数值D1可以设定为97μs，也可以设定为95μs等。冗余控制器102和第二计数器的控制方法与上述主控制器101和第一计数器控制方法类似，在此不再赘述。
当信号选择模块103收到主控制器101和/或冗余控制器102的控制命令A时，将控制命令A进行选择后，发送至功率模块104。该选择过程具体为，若主控制器101正常运行，则将主控制器101输出的控制命令A输出至功率模块104，若主控制器101故障，则将冗余控制器102输出的控制命令A输出至功率模块104。功率模块104接收到控制命令A后，将功率模块104中的第三计数器设置为第二计数值D2，第二计数值D2根据第一计数值D1与预设的第一时长阈值相加得到，其中，预设的第一时长阈值为信号选择模块103输出控制命令A到功率模块104收到该控制命令A时的时间差，即信号传输的延迟时间。当第三计数器设置为第二计数值D2之后，第三计数器从第二计数值D2开始计时，当计数值达到开关周期T后，进行重置然后执行控制命令A指示的开关管通断的操作，例如：第一计数值D1为97μs，信号传输时间差为1.5μs，则将第三计数器当前的计数设置为98.5μs，当第三计数器开始计数1.5μs后，到达开关周期100μs，将第三计数器重置从0μs开始计数，并执行控制命令A。
应理解，由于主控制器101和冗余控制器102一般直接与信号选择模块103直接连接，因此各控制器和信号选择模块103之间信号传输延迟可以忽略不计，而信号选择模块103与多个功率模块104一般通过光纤相连接，光纤传输信号具有一定的延迟，因此信号选择模块103向功率模块104传输信号时具有延迟。
还应理解，如图2所示，主控制器101和冗余控制器102在第N个开关周期Tn开始一段时间后至第四计数值D4之间执行信息采集和算法运算，第四计数值D4为开关周期Tn开始之后至第一计数值D1之前的一个计数值。在计数器达到第四计数值D4至第一计数值D1之间实施调制，且在达到第一计数值时控制器发出控制命令A，并进行时序同步，由此按照周期T循环往复执行，即开关周期Tn所采集的信息为上一个开关周期Tn-1的控制结果，开关周期Tn+1所采集的信息为开关周期Tn的控制结果。
在本申请实施例中，在每个开关周期T开始时重置各控制器的计数器，并在计数器到达第一计数值D1时与功率模块104进行计数器的同步，防止功率模块控制系统100中各部分的时钟不一致，导致系统控制发生偏差的情况发生，并且在同步各计数器时考虑了信号传输的时间延迟，使计数器之间的同步更加准确，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，功率模块104可以将第三计数器的计数值设置为第二计数值D2后，将当前开关周期T内的状态信息B发送给信号选择模块103。信号选择模块103可以将状态信息B分别发送给主控制器101和冗余控制器102。主控制器101可以接收到状态信息B后，对第一计数器重置。冗余控制器102可以接收到状态信息B后，对第二计数器重置。
将功率模块104的第三计数器设置为第二计数值D2后，第三计数器返回一个状态信息B至信号选择模块103中，信号选择模块103接收到该状态信息B后，将该信息发送至主控制器101和冗余控制器102，主控制器101和冗余控制器102接收该信息后将各自的计数器重置，其中，状态信息B包括但不限于，母线电压、保护信息、温度信息等。
应理解，信号选择模块103向功率模块104传输信号时需要耗费第一时长阈值的时间，因此功率模块104向信号选择模块103传输信号时也需要耗费第一时长阈值的时间，而当控制器接收到信号选择模块103输出的状态信息B后应该正好处于一个开关周期T的结束，因此第二计数值D2与第一时长阈值之和为一个开关周期T，即第一计数值D1和一个开关周期T之间相差两个第一时长阈值。
在本申请实施例中，功率模块104将第三计数器设置为第二计数值D2后返回自身状态信息B至信号选择模块103中，信号选择模块103将该信息发送至控制器后，各控制器将自身的计数器重置，从而完成一个周期T，实现了功率模块104与各控制器的时钟计数器的同步，防止功率模块控制系统100中各部分的时钟不一致，导致系统控制发生偏差的情况发生，并且由于功率模块104返回自身状态信息B可以使控制器识别当前功率模块104所处状态可以使控制器对功率模块104的控制更加精准，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
图3是本申请另一个实施例的功率模块控制系统的示意图，如图3所示，主控制器101可以在第一计数器的计数值达到第三计数值后，将第一交换信息L1发送给冗余控制器102，其中，第三计数值大于或等于第一计数值D1，且小于一个开关周期T的时长，第一交换信息L1包括系统状态信息B、主控制器101的控制环路计算结果和主控制器101的调制结果中的至少一个。冗余控制器102可以第二计数器的计数值达到第三计数值后，将第二交换信息L2发送给主控制器101，并在第一交换信息L1与第二交换信息L2不同时，基于第一交换信息L1生成下一开关周期T的控制命令A，其中，第二交换信息L2包括系统状态信息B、冗余控制器102的控制环路计算结果和冗余控制器102的调制结果中的至少一个。
当主控制器101的第一计数器达到第一计数值D1后会向信号选择模块103发送控制信息，并在发送完控制信息后到该开关周期T结束之前，主控制器101会向冗余控制器102发送第一交换信息L1，与上述类似，冗余控制器102在同一个开关周期T中发送完控制信息后到该开关周期T结束之前会向主控制器101发送第二交换信息L2，此时冗余控制器102会将第一交换信息L1和第二交换信息L2进行对比，若第一交换信息L1与第二交换信息L2不相同，则冗余控制器102复制第一交换信息L1，并根据第一交换信息L1生成下一个控制命令A。
需要说明的是，在本申请实施例中，主控制器101和冗余控制器102具有相同的任务，例如：主控制器101和冗余控制器102的任务均为控制功率模块104进行整流工作。主控制器101和冗余控制器102中的控制代码、控制逻辑等完全相同，即控制程序完全相同，在本申请的其他实施例中，主控制器101和冗余控制器102所执行的控制任务可能不同，但仍具有相同的控制程序。
可选的，主控制器101和冗余控制器102之间可以不进行数据交换，此时若主控制器101故障，则切换到冗余控制器102后，不能按照主控制器101的控制进度继续控制功率模块104，而是重新控制功率模块104进行工作，具体控制方式在此不再赘述。
在本申请实施例中，主控制器101和冗余控制器102在第三计数值时交换数据，若此时数据不同，冗余控制器102复制主控制器101中的数据信息，若主控制器101故障，冗余控制器102可以按照主控制器101的控制进度继续控制功率模块104，实现了在主控制器101故障时平滑的切换至冗余控制器102继续对功率模块104进行控制，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
在一种可能的实现方式中，主控制器101可以执行第一任务，其中，第一任务包括用于生成控制命令A的任务。冗余控制器102可以在主控制器101正常运行时，执行第二任务，并在主控制器101发送故障时，执行第一任务和第二任务，其中，第二任务不包括用于生成控制指令的任务。
主控制器101和冗余控制器102均处于工作状态，主控制器101执行核心任务，例如：算法的计算和调制等。冗余控制器102执行辅助任务，此时主控制器101集中全部算力处理核心任务。若此时主控制器101发生故障，则冗余控制器102处理全部任务。
应理解，即使主控制器101和冗余控制器102处理不同任务，主控制器101和冗余控制器102依然会交换数据，因此主控制器101故障时，冗余控制器102可以直接执行主控制器101中执行的任务。
在本申请实施例中，主控制器101和冗余控制器102分别处理不同的任务，且若主控制故障，冗余控制器102处理全部任务，实现了控制器的冗余和平滑的切换，且将全部任务分成两部分，分给不同的控制器进行处理可以提高控制器处理任务的效率，提升了功率模块控制系统100的控制效率。
在一种可能的实现方式中，主控制器101可以执行用于控制功能模块的控制任务。冗余控制器102可以在主控制器101正常运行时处于旁路模式，复制主控制器101执行控制任务的结果，并在主控制器101发生故障时，执行控制任务。
当主控制器101正常工作时，主控制器101进行控制，冗余控制器102处于旁路模式，即冗余控制器102不进行工作，但仍会复制主控制器101的第一交换信息L1，若此时主控制器101发生故障，则冗余控制器102立刻进入工作，并根据上一个开关周期T中主控制器101输出的第一交换信息L1继续对功率模块104进行控制。
在本申请实施例中，主控制器101处理全部任务，冗余控制器102处于旁路状态，当主控制器101发生故障时冗余控制器102接管主控制器101所处理的任务，实现了控制器的冗余，能将主控制器101平滑的过渡到冗余控制器102，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
在一种可能的实现方式中，如图3所示，信号选择模块103可以接收来自主控制器101和冗余控制器102的输入输出控制信号C1，并将输入输出控制信号C1发送给控制对象105，及接收来自控制对象105的反馈信号C2，并将反馈信号C2发送给主控制器101和冗余控制器102，其中，输入输出控制信号C1可以对控制对象105进行控制。
主控制器101和冗余控制器102可以生成输入输出控制信号C1，信号选择模块103将输入输出控制信号C1输出至外接的控制对象105，例如：控制接触器，LED灯等设备，控制对象105可以反映功率模块控制系统100此时的工作状态，或者反映工作的控制器为主控制器101还是冗余控制器102，例如：主控制器101工作时LED灯亮黄灯，冗余控制器102工作时LED灯亮绿灯等等。接触器可以采集电感电流、电网电流、电网电压、母线电压等数据以供控制器参考。
在本申请实施例中，信号选择模块103将控制器输出的输入输出控制信号C1输送至外部连接的控制对象105，并接收控制对象105输出的反馈信号C2，以展示设备当前的工作状态和采集控制器必要的参考信息，能够向用户展示当前的工作状态，以便用户识别控制器是否故障，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
图4是本申请再一个实施例的功率模块控制系统的示意图，如图4所示，主控制器101可以生成输入输出控制信号C1，并将输入输出控制信号C1发送给控制对象105，及接收来自控制对象105的反馈信号C2，且，冗余控制器102可以生成输入输出控制信号C1，并将输入输出控制信号C1发送给控制对象105，及接收来自控制对象105的反馈信号C2。
在本申请实施例中，主控制器101和冗余控制器102直接与控制对象105相连接，各控制器将输入输出控制信号C1直接输送至控制对象105，并接收控制对象105输出的反馈信号C2，以展示设备当前的工作状态和采集控制器必要的参考信息，能够向用户展示当前的工作状态，以便用户识别控制器是否故障，提高了功率模块控制系统100的可靠性。
功率模块控制方法
基于上述图1所示的功率模块控制系统100，如图5所示，本申请一个实施例的功率模块控制方法500，如无特别声明，下述方法实施例中的功率模块可为前述实施例中的功率模块104，主控制器可为前述实施例中的主控制器101，冗余控制器可为前述实施例中的冗余控制器102。如图5所示，该功率模块控制方法500包括如下步骤501至步骤503：
步骤501、判断主控制器是否正常运行，如果是Y，执行步骤502，如果否N，执行步骤503。
步骤502、将来自主控制器的控制命令发送给功率模块，使功率模块根据接收到的控制命令执行开关状态切换动作，并结束当前列流程。
当主控制器正常运行时，信号选择模块将主控制器输出的控制命令发送至功率模块，以控制功率模块中各开关管的通断。
步骤503、将来自冗余控制器的控制命令发送给功率模块，使功率模块根据接收到的控制命令执行开关状态切换动作。
当主控制器故障时，信号选择模块将冗余控制器输出的控制命令发送至功率模块，以控制功率模块中各开关管的通断。
在本申请实施例中，当主控制器正常运行时，信号选择模块将来自主控制器的控制命令发送至功率模块，当主控制器故障时，信号选择模块将来自冗余控制器的控制命令发送至功率模块，通过多个控制器实现了控制器的冗余，即当主控制器发生故障时可以通过冗余控制器发出控制命令控制各功率模块工作，使功率模块控制系统可以继续工作，避免了由于主控制器发生故障导致功率模块控制系统故障的情况发生，使功率模块控制系统工作更加稳定，不易发生故障，因此具有较高的可靠性。
电子设备
图6是本申请实施例四提供的一种电子设备的示意图，本申请具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。参见图6，本申请实施例提供的电子设备600包括：处理器(processor)602、通信接口(Communications Interface)604、存储器(memory)606、以及总线608。其中：
处理器602、通信接口604、以及存储器606通过总线608完成相互间的通信。
通信接口604，用于与其它电子设备或服务器进行通信。
处理器602，用于执行程序610，具体可以执行上述功率模块控制方法100实施例中的相关步骤。
具体地，程序610可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器602可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。智能设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器606，用于存储程序610。存储器606可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
程序610具体可以用于使得处理器602执行前述任一实施例中的功率模块控制方法100。
程序610中各步骤的具体实现可以参见上述功率模块控制方法100实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
通过本实施例的电子设备，功率模块控制系统包括主控制器、冗余控制器、信号选择模块和多个功率模块，当主控制器正常运行时，信号选择模块将来自主控制器的控制命令发送至功率模块，当主控制器故障时，信号选择模块将来自冗余控制器的控制命令发送至功率模块，通过多个控制器和信号选择模块实现了控制器的冗余，即当主控制器发生故障时，可以通过冗余控制器发出控制信号控制各功率模块工作，使功率模块控制系统可以继续工作，避免了由于主控制器发生故障导致功率模块控制系统故障的情况发生，使功率模块控制系统工作更加稳定，不易发生故障，因此该功率模块控制系统具有较高的可靠性。
计算机可读存储介质
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述的功率模块控制方法100的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本申请的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
计算机程序产品
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行上述各实施例提供的功率模块控制方法100。应理解，本实施例中的各方案具有上述方法实施例中对应的技术效果，此处不再赘述。
需要说明的是，上述各流程和各装置结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件模块可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件模块可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件模块还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本申请进行了详细展示和说明，然而本申请不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本申请更多的实施例，这些实施例也在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种功率模块控制系统(100)，包括：主控制器(101)、冗余控制器(102)、信号选择模块(103)和至少三个功率模块(104)；
所述主控制器(101)、所述冗余控制器(102)和所述至少三个功率模块(104)分别与所述信号选择模块(103)相连接；
所述信号选择模块(103)，用于在所述主控制器(101)正常运行时，将来自所述主控制器(101)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)，并在所述主控制器(101)发生故障时，将来自所述冗余控制器(102)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)；
所述功率模块(104)，用于根据接收到的控制命令(A)，执行开关状态切换动作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述主控制器(101)，用于向所述信号选择模块(103)发送主控制器状态信号(K1)；
所述冗余控制器(102)，用于向所述信号选择模块(103)发送冗余控制器状态信号(K2)；
所述信号选择模块(103)，用于在所述主控制器状态信号(K1)指示所述主控制器(101)正常运行时，将来自所述主控制器(101)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)，并在所述主控制器状态信号(K1)指示所述主控制器(101)发生故障，且所述冗余控制器状态信号(K2)指示所述冗余控制器(102)正常运行时，将来自所述冗余控制器(102)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述主控制器(101)，用于在每个开关周期开始时对第一计数器重置，并在所述第一计数器的计数值达到第一计数值(D1)时，向所述信号选择模块(103)发送控制命令(A)；
所述冗余控制器(102)，用于在每个所述开关周期开始时对第二计算器重置，并在所述第二计数器的计数值达到所述第一计数值(D1)时，向所述信号选择模块(103)发送控制命令(A)；
所述功率模块(104)，用于在接收到来自所述信号选择模块(103)的控制命令(A)后，将第三计数器的计数值设置为第二计数值(D2)，在所述第三计数器的计数值达到一个所述开关周期的时长后重置所述第三计数器，并根据接收到的控制命令(A)执行开关状态切换动作，其中，所述第二计数值(D2)等于所述第一计数值(D1)与预设的第一时长阈值之和，且所述第二计数值(D2)小于一个所述开关周期的时长。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，
所述功率模块(104)，用于在将所述第三计数器的计数值设置为所述第二计数值(D2)后，将当前开关周期内的状态信息(B)发送给所述信号选择模块(103)；
所述信号选择模块(103)，用于将所述状态信息(B)分别发送给所述主控制器(101)和所述冗余控制器(102)；
所述主控制器(101)，用于在接收到所述状态信息(B)后，对所述第一计数器重置；
所述冗余控制器(102)，用于在接收到所述状态信息(B)后，对所述第二计数器重置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，
所述主控制器(101)，用于在所述第一计数器的计数值达到第三计数值后，将第一交换信息(L1)发送给所述冗余控制器(102)，其中，所述第三计数值大于或等于所述第一计数值(D1)，且小于一个所述开关周期的时长，所述第一交换信息(L1)包括系统状态信息(B)、所述主控制器(101)的控制环路计算结果和所述主控制器(101)的调制结果中的至少一个；
所述冗余控制器(102)，用于在所述第二计数器的计数值达到所述第三计数值后，将第二交换信息(L2)发送给所述主控制器(101)，并在所述第一交换信息(L1)与所述第二交换信息(L2)不同时，基于所述第一交换信息(L1)生成下一开关周期的控制命令(A)，其中，所述第二交换信息(L2)包括系统状态信息(B)、所述冗余控制器(102)的控制环路计算结果和所述冗余控制器(102)的调制结果中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述主控制器(101)，用于执行第一任务，其中，所述第一任务包括用于生成控制命令(A)的任务；
所述冗余控制器(102)，用于在所述主控制器(101)正常运行时，执行第二任务，并在所述主控制器(101)发送故障时，执行所述第一任务和所述第二任务，其中，所述第二任务不包括用于生成控制指令的任务。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述主控制器(101)，用于执行用于控制所述功能模块的控制任务；
所述冗余控制器(102)，用于在所述主控制器(101)正常运行时处于旁路模式，复制所述主控制器(101)执行所述控制任务的结果，并在所述主控制器(101)发生故障时，执行所述控制任务。
8.根据权利要求1-7中任一所述的系统，其中，
所述信号选择模块(103)，用于接收来自所述主控制器(101)和所述冗余控制器(102)的输入输出控制信号(C1)，并将所述输入输出控制信号(C1)发送给控制对象(105)，及接收来自所述控制对象(105)的反馈信号(C2)，并将所述反馈信号(C2)发送给所述主控制器(101)和所述冗余控制器(102)，其中，所述输入输出控制信号(C1)用于对所述控制对象(105)进行控制；
或者，
所述主控制器(101)，用于生成输入输出控制信号(C1)，并将所述输入输出控制信号(C1)发送给所述控制对象(105)，及接收来自所述控制对象(105)的反馈信号(C2)，且，所述冗余控制器(102)，用于生成所述输入输出控制信号(C1)，并将所述输入输出控制信号(C1)发送给所述控制对象(105)，及接收来自所述控制对象(105)的反馈信号(C2)。
9.一种功率模块控制方法(500)，应用于信号选择模块(103)，所述信号选择模块(103)分别与主控制器(101)、冗余控制器(102)和至少三个功率模块(104)相连接，所述方法包括：
确定所述主控制器(101)是否正常运行；
若所述主控制器(101)正常运行，则将来自所述主控制器(101)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)，使所述功率模块(104)根据接收到的控制命令(A)执行开关状态切换动作；
若所述主控制器(101)发生故障，则将来自所述冗余控制器(102)的控制命令(A)发送给所述功率模块(104)，使所述功率模块(104)根据接收到的控制命令(A)执行开关状态切换动作。
10.一种电子设备(600)，包括：处理器(602)、通信接口(604)、存储器(606)和总线(608)，所述处理器(602)、所述通信接口(604)和所述存储器(606)通过所述总线(608)完成相互间的通信；
所述存储器(606)用于存储至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器(602)执行如权利要求9所述的功率模块控制方法(100)对应的操作。
11.一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计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求9所述的方法。
12.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行根据权利要求9所述的方法。
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