CN116827159B - 基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，涉及电力节能控制技术领域，包括功率自调节方法和开关频率自调节方法，所述功率自调节方法和开关频率自调节方法均是得以Si与WBG的拓扑混合并联结构为基础来实现，该方法相比变流器固定分配电流的方法和恒开关频率，所提方法不仅具有更高的功率分配灵活性和更强的过载能力，还能适当延长装置寿命，降低设备的维护成本，同时根据特定的开关频率调节策略来调节结温大小，控制结温波动在合理区间内，这样一来就可以和功率调节一起更好地控制结温，从而更好地减缓器件老化，延长电源装置的寿命。

Description

基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法

技术领域

本发明涉及电力节能控制技术领域，具体为基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法。

背景技术

我国海岸线绵长，海洋资源丰富，并且随着我国新能源发电的蓬勃发展和在双碳政策的大力支持下，越来越多的海岸和海岛用电需求不断增加，这就需要用到电源装置来实现电能的转换和利用，因此电源装置的需求量大幅度增加。海洋环境用电条件复杂苛刻，电源装置里的功率器件老化情况也变得更复杂，并且相较于陆地电源装置，海洋环境下对电源装置的容量、效率以及成本要求更为严苛。现如今以Si变流器和WBG变流器混合拓扑并联结构组成的电源装置不仅拥有更大的容量和更高的效率，并且在成本上也得到折衷，实现了性能优化的同时也降低了成本。

然而，Si变流器和WBG变流器并联组成的电源装置各自所承担的功率是不一样的，现有的拓扑混合电源装置只能固定分配流过各变流器的电流大小而分配各变流器所需承担的功率，还难以根据自身的老化程度来改变流过的电流大小，进而改变各自所需承担的功率。装置内部器件因老化而逐渐失效，其所能承担的功率也就不如原来健康状态时多，若还承担健康状态时固定分配的功率容量的话，就有可能导致器件加速老化，进而加速装置损毁。与此同时，由于负载变化频繁且在不同工况下的负载变化量大，电源装置还可能面临着过载导致结温幅度过高的问题。如何根据各变流器老化程度合理分配流过各变流器的电流，并采取适用于拓扑混合电源装置的结温安全保护措施，避免上述情况的发生，是亟待解决的问题，因此，需要一种方法能根据自身器件老化程度来调节自身分配功率的大小。

由于负载在海洋环境下受冲击大，单单依靠功率调节一种调节手段，对于控制结温波动而言是不够的，还需要有另一种结温调节手段，和功率调节一起控制结温，这样对结温的控制效果会更加理想，结温波动来源于器件损耗，而器件损耗与开关频率呈正相关，可以通过调节器件开关频率来调节器件结温；

然而，一般情况下，海洋工程环境下负载对用电质量要求较高，而改变开关频率来改变器件结温的同时，还会影响装置的输出电能质量，如何根据变流器功率器件结温，采取合理的开关频率调整策略，避免上述情况的发生，是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，该方法相比变流器固定分配电流的方法和恒开关频率，所提方法不仅具有更高的功率分配灵活性和更强的过载能力，还能适当延长装置寿命，降低设备的维护成本。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，包括：功率自调节方法和开关频率自调节方法，所述功率自调节方法和开关频率自调节方法均是得以Si与WBG的拓扑混合并联结构为基础来实现；

所述Si与WBG的拓扑混合并联结构，包括Si变流器和WBG变流器；

所述Si变流器和WBG变流器的直流输入侧以并联的形式相连，且Si变流器和WBG变流器共用一个直流电容；

所述Si变流器和WBG变流器的交流输出侧以并联的形式相连，且交流输出侧的LC滤波器分别接在Si变流器和WBG变流器的输出端。

所述功率自调节方法以变流器最大运行电流和功率器件最高工作结温为约束条件，获取Si变流器和WBG变流器工作电流和功率器件结温，通过电流分配调节器计算各变流器电流分配值，自适应分配各变流器参考电流大小，进而实现变流器功率自调节：

所述开关频率自调节方法是根据Si变流器和WBG变流器工作电流和功率器件结温，通过开关频率自调节模块，调节各变流器开关频率。

所述WBG变流器为SiC变流器。

进一步的，所述功率自调节方法，包括如下步骤：

S01：以变流器最大运行电流为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器工作电流和功率器件结温；

S02：实时获取各变流器的热电参数，并与实时获取的工作电流和功率器件结温一起，作为各变流器内部功率器件对应时刻的健康状态信息；

S03：电流分配调节器根据对应时刻的健康状态信息，分别计算Si变流器和SiC变流器的电流分配值；

S04：根据电流分配调节器计算得的电流分配值，再重新计算Si变流器老化系数，通过总输入电流参考乘以老化系数，自适应分配各变流器参考电流大小；

S05：对变流器采取安全结温保护措施，设定变流器额定结温和短时过温结温限值，且额定结温小于短时过温结温限值；视当前结温和额定结温、短时过温结温限值的关系，对变流器进行降功率或停机处理，保证变流器在安全条件下运行。

进一步的，所述S02具体包括如下步骤：

S021：通过测量电路分别实时测量Si和SiC的热敏电参数，将其分别作为Si和SiC的老化电参数；

S022：实时获取Si和SiC结温，将其作为Si和SiC的结温信息；

S023：通过对比老化电参数和结温信息，得到拓扑混合并联结构当前的老化程度；

S024：结合所获取的各变流器当前结温和老化程度，作为拓扑混合并联结构对应时刻的健康状态信息。

进一步的，所述S03具体包括如下步骤：

S031：对该拓扑混合结构实行电压电流双闭环控制，各Si和SiC变流器具有相同的输入参考电压，并由电压闭环生成电路的总输入参考电流；

S032：对Si和SiC进行初始电流分配，作为各变流器的初始参考电流；

S033：根据Si和SiC对应时刻的健康状态信息，计算考虑Si变流器老化程度的电流参考动态变化量，并和其初始电流参考作差，得到考虑了器件健康情况的电流参考值；

S034：设定电流调节结温限值，根据实时获取的结温，计算结温在超出该限值时所需调节的电流参考值。

进一步的，所述S04具体包括如下步骤：

S041：将基于器件健康情况的电流参考值作为电流分配依据，由电流分配调节器，将Si电流分配比例转换为Si变流器的老化系数。

S042：由电压环所得的总输入参考电流，分别乘以电流分配调节器实时算得的Si变流器老化系数，再按步骤S03所述进行，从而动态调节Si和SiC的工作电流，实现拓扑混合并联结构变流器功率自调节。

进一步的，所述S05具体包括如下步骤：

S051：若当前结温低于额定结温时，不进行变流器安全结温保护；若当前结温值处于额定结温与短时过温结温限值之间，且当前结温高于额定结温超过一定时间，且没有降至额定结温之下，对变流器进行降功率运行，并维持变流器降功率运行直至当前降至额定结温之下；

S052：若当前结温在一定时间内高于短时过温结温限值，且没有降至短时过温结温限值之下，对该变流器进行停机处理，保证变流器在安全条件下运行。

进一步的，所述S034具体包括如下步骤：

S0341：根据Si和SiC当前健康状态信息，进行电流关于老化程度和电流调节结温限值的分配调节；

S0342：在当前结温低于电流调节结温限值时，仅进行关于老化程度的电流分配调节；在当前结温高于电流调节结温限值时，此时电流分配调节在考虑老化程度的基础之上，还需要通过调节电流分配来降低结温；

所述S0342具体包括如下步骤：

T01：在当前结温低于电流调节结温限值时，仅考虑老化程度电流调节，初始电流分配关于老化程度由下式调节：

式中，I^’ _{ref_Si}为考虑了老化程度的Si变流器电流参考值，I^’ _{ref_SiC}为考虑了老化程度的SiC变流器电流参考值，ΔI_{ref_Si}为步骤S033中所述考虑Si变流器老化程度的电流参考动态变化量，I_{ref_Si}为初始分配时Si变流器电流参考值，I_ref为初始分配时总参考电流值；μ为老化程度修正系数，其表征变流器功率器件当前老化程度；

T02：在当前结温高于电流调节结温限值时，各变流器初始电流分配由下式改变：

式中，I^* _{ref_Si}为Si变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I^* _{ref_SiC}为SiC变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I_Tj为结温限值调节电流；T_j为当前结温值，T_{j_r}为电流调节结温限值；λ为结温电流调节系数。

进一步的，所述S051具体包括如下步骤：

S0511：当变流器处于并网模式时，对变流器采取恒压降流的降功率方法；当变流器处于离网模式时，对变流器采取恒流降压的降功率方法；

S0512：当有一台变流器结温超过额定结温时，减小该变流器输入参考值，且另一台参考值不变；当所有变流器结温都超过额定结温时，减小总输入参考值。

进一步的，所述开关频率自调节方法，包括如下步骤：

S06：以变流器功率器件最高工作结温为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器功率器件结温；

S07：以实时获取的功率器件结温作为各变流器调节开关频率的依据，开关频率自调节模块不断调节器件开关频率，确保平均结温和结温波动在安全值范围内；具体包括：

S071：设定梯次调节开关频率的方法，在不同结温区间内，各变流器调节开关频率的大小也不同；

S072：根据实时获取的功率器件结温，在对应的结温区间内调节开关频率，使结温值可控在安全范围内。

进一步的，所述S071具体包括如下步骤：

S0711：以最高允许结温波动为上限，调节模块工作最低结温波动为下限，设定如下三个开关频率调节结温波动区间；

式中，T_j为当前结温，T_ji为当前所属结温波动区间，ΔT_j为当前结温波动，ΔT_{j_max}为最高允许结温波动，ΔT_{j_min}为调节模块工作最低结温波动；

S0712：根据所设开关频率调节结温区间，在对应的结温区间调节开关频率；随着结温波动不断升高，每个结温区间所调节的开关频率呈梯次上升，并按下式进行开关频率调节：

式中，f_{s_min}为最低运行开关频率，f_{s_max}为最高运行开关频率，f^* _s为调节区间内某一开关频率，三者关系为f_{s_min}≤f^* _s≤f_{s_max}；

所述S072具体包括如下步骤：

S0721：在当前结温波动大于最高允许结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最低运行开关频率f_{s_min}；

S0722：在当前结温波动小于调节模块工作最低结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最高运行开关频率f_{s_max}；

S0723：在当前结温波动处于两者之间时，根据下式调节当前开关频率大小：

式中，f^* _s(ΔT_j)为开关频率关于当前结温波动的函数关系式，η₁、η₂、a和b为结温波动函数系数，可通过实验拟合得到；

所述S0723具体包括如下步骤：

R01：调节开关频率需考虑开关频率对输出电能质量THD的影响，因此在结温波动小时，以降低THD为优先指标；在结温波动大时，以降低结温波动为优先指标；

R02：在调节开关频率时需引入结温波动节点，该节点将S0723的开关频率调节式分为两段分段函数，函数所呈现趋势为：在结温波动节点前，开关频率随着结温波动的增大而缓慢地减小；在结温波动节点后，结温随着开关频率随着结温波动的增大而快速地减小。

有益效果

本发明提供了基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

相比变流器固定分配电流的方法和恒开关频率，所提方法不仅具有更高的功率分配灵活性和更强的过载能力，还能适当延长装置寿命，降低设备的维护成本，同时根据特定的开关频率调节策略来调节结温大小，控制结温波动在合理区间内，这样一来就可以和功率调节一起更好地控制结温，从而更好地减缓器件老化，延长电源装置的寿命。另外，通过开关频率自调节方法根据各变流器承担的工作电流和功率器件结温大小，调节其开关频率，降低功率器件结温，实现智能控制，达到节能效果，并有效提升变流器过载性能。

附图说明

图1为本发明结构示意框图；

图2为本发明自功率调节方法部分控制原理；

图3为本发明安全结温保护流程逻辑图；

图4为本发明开关频率自调节调节曲线图。

具体实施方式

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做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。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，包括拓扑混合电路结构、功率自调节方法和开关频率自调节方法。实现原理如下：

示例性地，如图1所示，Si变流器采用IGBT变流器，WBG变流器采用SiC MOSFET变流器，并且下文的IGBT变流器和SiC MOSFET变流器分别代表Si变流器和WBG变流器，此方法对同类变流器同样适用。

如图1所示，本发明可分为拓扑混合结构、功率自调节模块和开关频率自调节模块。拓扑混合结构为IGBT变流器和SiC MOSFET变流器并联，其中，IGBT变流器和SiC MOSFET变流器直流输入侧以并联的形式相连，且共用一个直流电容；IGBT变流器和SiC MOSFET变流器交流输出侧也以并联的形式相连，且交流输出侧滤波器分别接在各自输出端，滤波器为LC滤波器。具体地，IGBT变流器相对SiC MOSFET变流器为大容量的IGBT变流器，SiCMOSFET变流器相对IGBT变流器为小容量的SiC MOSFET变流器。大容量的IGBT变流器采用较低的开关频率来降低开关损耗以实现拓扑混合下电源装置的高效化，小容量SiC MOSFET变流器采用较高的开关频率来提升功率因数和减少谐波以增加电源装置的功率密度。由于IGBT变流器承担主要功率，为保证供电可靠性，因此功率和开关频率自调节主要为IGBT。同时，两者并联的结构使得无论是IGBT变流器还是SiC MOSFET变流器在其一故障而宕机的情况下，另一台都还能继续工作，增加了电源装置的冗余性。

结合图1、图2和图3所示，基于上述拓扑结构的功率自调节功能实现办法如下：

以变流器最大运行电流为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器工作电流和功率器件结温。实时获取各变流器的热电参数，并与实时获取的工作电流和功率器件结温，一起作为各变流器内部功率器件对应时刻的健康状态信息，具体包括：通过测量电路分别实时测量Si和SiC的热敏电参数，将其分别作为Si和SiC的老化电参数；实时获取Si和SiC结温，通过对比老化电参数和当前结温，得到拓扑混合并联结构当前的老化程度；结合所获取的各变流器当前结温和老化程度，作为拓扑混合并联结构对应时刻的健康状态信息。

如图2所示，电流分配调节器根据对应时刻的健康状态信息，分别计算Si变流器和SiC变流器的电流分配值，具体包括：对该拓扑混合结构实行电压电流双闭环控制，各Si和SiC变流器具有相同的输入参考电压V_ref，由电压环生成电路的总输入参考电流I_ref；对Si和SiC进行初始电流分配，其中，对总输入参考电流I_ref乘以Si变流器的原始分配值K_I作为Si变流器的初始电流参考I_{ref_Si}，SiC初始电流可按总电流减Si初始电流计算；根据Si和SiC对应时刻的健康状态信息，计算初始电流参考关于其老化程度的动态变化量ΔI_{ref_Si}，并和其初始电流参考作差，得到考虑了器件健康情况的电流参考值I′_{ref_Si}和I′_{ref_SiC}。上述初始电流分配关于老化程度调节可由下式计算：

式中，I’_{ref_Si}为考虑了老化程度的Si变流器电流参考值，I’_{ref_SiC}为考虑了老化程度的SiC变流器电流参考值，I_{ref_Si}为初始分配时Si变流器电流参考值，ΔI_{ref_Si}为考虑Si变流器老化程度的电流参考动态变化量，I_ref为初始分配时总参考电流值；μ为老化程度修正系数，其表征变流器功率器件当前老化程度。

如图2所示，设定电流调节结温限值T_{j_N}，根据实时获取的结温T_j，计算结温在超出该限值时所需调节的电流参考值。根据Si和SiC当前健康状态信息，进行电流关于老化程度和电流调节结温限值的分配调节。在当前结温低于电流调节结温限值时，仅进行关于老化程度的电流分配调节；在当前结温高于电流调节结温限值时，此时电流分配调节在考虑老化程度的基础之上，还需要通过调节电流分配来降低结温。在当前结温高于电流调节结温限值时，各变流器初始电流分配由下式改变：

式中，I^* _{ref_Si}为Si变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I^* _{ref_SiC}为SiC变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I_Tj为结温限值调节电流；T_j为当前结温值，T_{j_r}为电流调节结温限值；λ为结温-电流调节系数。

根据电流分配调节器计算得的电流分配值，再重新计算Si变流器老化系数KI，通过总输入电流参考乘以老化系数，自适应分配各变流器参考电流大小，具体包括：将基于器件健康情况的电流参考值作为电流分配依据，由电流分配调节器，将Si电流分配比例分别转换为Si变流器的老化系数；由电压环所得的总输入参考电流，乘以电流分配调节器实时算得的Si变流器老化系数，从而动态调节Si和SiC的工作电流，实现拓扑混合并联结构变流器功率自调节。

如图3所示，对变流器采取安全结温保护措施，设定变流器额定结温T_{j_N}和短时过温结温限值T_{j_Nmax}，且额定结温小于短时过温结温限值。视当前结温和额定结温、短时过温结温限值的关系，对变流器进行降功率或停机处理，保证变流器在安全条件下运行，具体包括：若当前结温低于额定结温时，不进行变流器安全结温保护；若当前结温值处于额定结温与短时过温结温限值之间，且当前结温高于额定结温超过一定时间即t≥t1，且没有降至额定结温之下即T_j≥T_{j_N}，对变流器进行降功率运行，并维持变流器降功率运行直至当前降至额定结温之下；当变流器处于并网模式时，对变流器采取恒压降流的降功率方法，当变流器处于离网模式时，对变流器采取恒流降压的降功率方法；当有一台变流器结温超过额定结温时，减小该变流器输入参考值，且另一台参考值不变；当所有变流器结温都超过额定结温时，减小总输入参考值。若当前结温在一定时间内高于短时过温结温限值，且没有降至短时过温结温限值之下，对该变流器进行停机处理，保证变流器在安全条件下运行。

工作原理，结合图1与图4所示，基于上述拓扑结构的开关频率自调节功能实现办法如下：

以变流器功率器件最高工作结温为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器功率器件结温。以实时获取的功率器件结温作为各变流器调节开关频率的依据，开关频率自调节模块不断调节器件开关频率，确保平均结温和结温波动在安全值范围内，具体包括：设定梯次调节开关频率的方法，在不同结温区间内，各变流器调节开关频率的大小也不同；以最高允许结温波动为上限，调节模块工作最低结温波动为下限，设定如下三个开关频率调节结温波动区间：

式中，ΔT_ji为当前所属结温波动区间，ΔT_j为当前结温波动，ΔT_{j_max}为最高允许结温波动，ΔT_{j_min}为调节模块工作最低结温波动。

根据所设开关频率调节结温区间，如图4所示，在对应的结温区间调节开关频率，随着结温波动不断升高，每个结温区间所调节的开关频率呈梯次上升，并按下式进行开关频率调节：

式中，f_{s_min}为最低运行开关频率，f_{s_max}为最高运行开关频率，f^* _s为调节区间内某一开关频率，三者关系为f_{s_min}≤f^* _s≤f_{s_max}。

根据实时获取的功率器件结温波动，在对应的结温区间内调节开关频率，使结温值可控在安全范围内。在当前结温波动大于最高允许结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最低运行开关频率f_{s_min}；在当前结温波动小于调节模块工作最低结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最高运行开关频率f_{s_max}；在当前结温波动处于两者之间时，根据下式调节当前开关频率大小：

式中，f^* _s(ΔT_j)为开关频率关于当前结温波动的函数关系式，η1、η2、a和b为结温波动函数系数，可通过实验拟合得到。

调节开关频率需考虑开关频率对输出电能质量(THD)的影响，因此在结温波动小时，应以降低THD为优先指标，在结温波动大时，以降低结温波动为优先指标。

如图4所示，在调节开关频率时引入结温波动节点T_jD，该节点将T_j2分为两段分段函数，函数所呈现趋势为：在结温波动节点前，开关频率随着结温波动的增大而缓慢地减小；在结温波动节点后，结温随着开关频率随着结温波动的增大而快速地减小。

综上，本实施例的功率自调节和开关频率自调节方法，相比变流器固定分配电流的方法和恒开关频率，所提方法不仅具有更高的功率分配灵活性和更强的过载能力，还能适当延长装置寿命，降低设备的维护成本，同时根据特定的开关频率调节策略来调节结温大小，控制结温波动在合理区间内，这样一来就可以和功率调节一起更好地控制结温，从而更好地减缓器件老化，延长电源装置的寿命，另外，通过开关频率自调节方法根据各变流器承担的工作电流和功率器件结温大小，调节其开关频率，降低功率器件结温，实现智能控制，达到节能效果，并有效提升其过载性能。

Claims (8)

1.基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，包括：功率自调节方法和开关频率自调节方法，所述功率自调节方法和开关频率自调节方法均是得以Si与WBG的拓扑混合并联结构为基础来实现；

所述Si与WBG的拓扑混合并联结构，包括Si变流器和WBG变流器；

所述Si变流器和WBG变流器的直流输入侧以并联的形式相连，且Si变流器和WBG变流器共用一个直流电容；

所述Si变流器和WBG变流器的交流输出侧以并联的形式相连，且交流输出侧的LC滤波器分别接在Si变流器和WBG变流器的输出端；

所述功率自调节方法以变流器最大运行电流和功率器件最高工作结温为约束条件，获取Si变流器和WBG变流器工作电流和功率器件结温，通过电流分配调节器计算各变流器电流分配值，自适应分配各变流器参考电流大小，进而实现变流器功率自调节；

所述开关频率自调节方法是根据Si变流器和WBG变流器工作电流和功率器件结温，通过开关频率自调节模块，调节各变流器开关频率；

所述功率自调节方法，包括如下步骤；

S01：以变流器最大运行电流为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器工作电流和功率器件结温；

S02：实时获取各变流器的热电参数，并与实时获取的工作电流和功率器件结温一起，作为各变流器内部功率器件对应时刻的健康状态信息；

S03：电流分配调节器根据对应时刻的健康状态信息，分别计算Si变流器和SiC变流器的电流分配值；

S04：根据电流分配调节器计算得的电流分配值，再重新计算Si变流器老化系数，通过总输入电流参考乘以老化系数，自适应分配各变流器参考电流大小；

S05：对变流器采取安全结温保护措施，设定变流器额定结温和短时过温结温限值，且额定结温小于短时过温结温限值；视当前结温和额定结温、短时过温结温限值的关系，对变流器进行降功率或停机处理，保证变流器在安全条件下运行，所述开关频率自调节方法包括以下步骤；

S06：以变流器功率器件最高工作结温为约束条件，实时获取Si变流器和SiC变流器功率器件结温；

S07：以实时获取的功率器件结温作为各变流器调节开关频率的依据，开关频率自调节模块不断调节器件开关频率，确保平均结温和结温波动在安全值范围内；具体包括：

S071：设定梯次调节开关频率的方法，在不同结温区间内，各变流器调节开关频率的大小也不同；

S072：根据实时获取的功率器件结温，在对应的结温区间内调节开关频率，使结温值可控在安全范围内。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S02具体包括如下步骤；

S021：通过测量电路分别实时测量Si和SiC的热敏电参数，将其分别作为Si和SiC的老化电参数；

S022：实时获取Si和SiC结温，将其作为Si和SiC的结温信息；

S023：通过对比老化电参数和结温信息，得到拓扑混合并联结构当前的老化程度；

S024：结合所获取的各变流器当前结温和老化程度，作为拓扑混合并联结构对应时刻的健康状态信息。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S03具体包括如下步骤；

S031：对该拓扑混合结构实行电压电流双闭环控制，各Si和SiC变流器具有相同的输入参考电压，并由电压闭环生成电路的总输入参考电流；

S032：对Si和SiC进行初始电流分配，作为各变流器的初始参考电流；

S033：根据Si和SiC对应时刻的健康状态信息，计算考虑Si变流器老化程度的电流参考动态变化量，并和其初始电流参考作差，得到考虑了器件健康情况的电流参考值；

S034：设定电流调节结温限值，根据实时获取的结温，计算结温在超出该限值时所需调节的电流参考值。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S04具体包括如下步骤；

S041：将基于器件健康情况的电流参考值作为电流分配依据，由电流分配调节器，将Si电流分配比例转换为Si变流器的老化系数；

S042：由电压环所得的总输入参考电流，分别乘以电流分配调节器实时算得的Si变流器老化系数，再按步骤S03所述进行，从而动态调节Si和SiC的工作电流，实现拓扑混合并联结构变流器功率自调节。

5.根据权利要求1所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S05具体包括如下步骤；

S051：若当前结温低于额定结温时，不进行变流器安全结温保护；若当前结温值处于额定结温与短时过温结温限值之间，且当前结温高于额定结温超过一定时间，且没有降至额定结温之下，对变流器进行降功率运行，并维持变流器降功率运行直至当前降至额定结温之下；

S052：若当前结温在一定时间内高于短时过温结温限值，且没有降至短时过温结温限值之下，对该变流器进行停机处理，保证变流器在安全条件下运行。

6.根据权利要求3所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S034具体包括如下步骤；

S0341：根据Si和SiC当前健康状态信息，进行电流关于老化程度和电流调节结温限值的分配调节；

S0342：在当前结温低于电流调节结温限值时，仅进行关于老化程度的电流分配调节；在当前结温高于电流调节结温限值时，此时电流分配调节在考虑老化程度的基础之上，还需要通过调节电流分配来降低结温；

所述S0342具体包括如下步骤；

T01：在当前结温低于电流调节结温限值时，仅考虑老化程度电流调节，初始电流分配关于老化程度由下式调节；

式中，I^’ _{ref_Si}为考虑了老化程度的Si变流器电流参考值，I^’ _{ref_SiC}为考虑了老化程度的SiC变流器电流参考值，ΔI_{ref_Si}为步骤S033中所述考虑Si变流器老化程度的电流参考动态变化量，I_{ref_Si}为初始分配时Si变流器电流参考值，I_ref为初始分配时总参考电流值；μ为老化程度修正系数，其表征变流器功率器件当前老化程度；

T02：在当前结温高于电流调节结温限值时，各变流器初始电流分配由下式改变；

式中，I^* _{ref_Si}为Si变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I^* _{ref_SiC}为SiC变流器结温超过电流调节结温限值调节后的电流参考值，I_Tj为结温限值调节电流；T_j为当前结温值，T_{j_r}为电流调节结温限值；λ为结温电流调节系数。

7.根据权利要求5所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S051具体包括如下步骤；

S0511：当变流器处于并网模式时，对变流器采取恒压降流的降功率方法；当变流器处于离网模式时，对变流器采取恒流降压的降功率方法；

S0512：当有一台变流器结温超过额定结温时，减小该变流器输入参考值，且另一台参考值不变；当所有变流器结温都超过额定结温时，减小总输入参考值。

8.根据权利要求1所述的基于拓扑混合结构的功率自调节和开关频率自调节方法，其特征在于，所述S071具体包括如下步骤：

S0711：以最高允许结温波动为上限，调节模块工作最低结温波动为下限，设定如下三个开关频率调节结温波动区间；

式中，T_j为当前结温，T_ji为当前所属结温波动区间，ΔT_j为当前结温波动，ΔT_{j_max}为最高允许结温波动，ΔT_{j_min}为调节模块工作最低结温波动；

S0712：根据所设开关频率调节结温区间，在对应的结温区间调节开关频率；随着结温波动不断升高，每个结温区间所调节的开关频率呈梯次上升，并按下式进行开关频率调节；

式中，f_{s_min}为最低运行开关频率，f_{s_max}为最高运行开关频率，f^* _s为调节区间内某一开关频率，三者关系为f_{s_min}≤f^* _s≤f_{s_max}；

所述S072具体包括如下步骤：

S0721：在当前结温波动大于最高允许结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最低运行开关频率f_{s_min}；

S0722：在当前结温波动小于调节模块工作最低结温波动时，开关频率调节模块将当前开关频率调节为最高运行开关频率f_{s_max}；

S0723：在当前结温波动处于两者之间时，根据下式调节当前开关频率大小；

式中，f^* _s(ΔT_j)为开关频率关于当前结温波动的函数关系式，η₁、η₂、a和b为结温波动函数系数，可通过实验拟合得到；

所述S0723具体包括如下步骤：

R01：调节开关频率需考虑开关频率对输出电能质量THD的影响，因此在结温波动小时，以降低THD为优先指标；在结温波动大时，以降低结温波动为优先指标；

R02：在调节开关频率时需引入结温波动节点，该节点将S0723的开关频率调节式分为两段分段函数，函数所呈现趋势为：在结温波动节点前，开关频率随着结温波动的增大而缓慢地减小；在结温波动节点后，结温随着开关频率随着结温波动的增大而快速地减小。