CN117616679A - 固态变压器的容错控制 - Google Patents

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CN117616679A CN202180100191.7A CN202180100191A CN117616679A CN 117616679 A CN117616679 A CN 117616679A CN 202180100191 A CN202180100191 A CN 202180100191A CN 117616679 A CN117616679 A CN 117616679A
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Abstract

本发明涉及一种固态变压器(solid state transformer，SST)(101)，并涉及提高所述SST的容错性。提供了一种操作所述SST的方法和包括所述SST的SST设备。所述SST具有三个并联的相位支路(102a、102b、102c)，每个相位支路具有多个单元(103)，每个相位支路可通过开关(104a、104b、104c)连接到电网(A、B、C)。所述方法包括在第一控制模式下操作所述SST，其中，所述三个相位支路中的每一个被单独控制。此外，当特定相位支路的单元发生开路或短路故障时，所述方法还包括断开将所述特定相位支路连接到所述电网的所述开关，并在第二控制模式下操作所述SST，其中，除所述特定相位支路以外的两个相位支路作为单个相位支路联合控制。

Description

固态变压器的容错控制
技术领域
本发明涉及一种固态变压器(solid state transformer，SST)。本发明涉及提高SST的容错性。为此，本发明提供了一种操作SST的方法、包括SST和控制器的SST设备以及用于使控制器执行该方法的计算机程序。
背景技术
SST是一种多电平转换器，通常用于高/中压(HVDC/MVDC)高功率电子应用，例如HVDC/MVDC电网、灵活交流输电系统(flexible AC transmission system，FACTS)电网、数据中心电力系统、高/中压驱动器、可再生能源或微电网。
SST是一种电力电子变压器，用于将高/中AC电压转换为低DC电压。SST通常由AC/DC功率级和DC/DC功率级组成。AC/DC功率级可以是三相级联多电平转换器。在这种拓扑中，三个相位支路中的每一个都有几个单元，每个单元连接到负载，每个相位支路连接到电网。
这种拓扑的问题在于，每个相位支路的任何单元在SST操作期间可能经历开路故障或短路故障。这种故障的发生可能会严重影响SST的正常运行。
特别是，当相位支路的单元在SST运行期间经历这种开路故障或短路故障时，SST必须停止，并在更换故障单元后重新启动才能正常运行。这将影响负载的正常供电，并可能造成经济损失。
发明内容
因此，本发明的目的是提高SST的容错性。特别是，当在SST正常运行期间，相位支路的任何单元发生开路故障或短路故障时。目标是在检测到这种开路故障或短路故障时，保持SST的正常运行，而不立即停止SST的运行。另一个目标是最大限度降低故障单元的切换损耗，并在故障条件下保持故障单元中的DC电容器电压平衡。
这些和其它目的通过本发明的方案实现，如所附独立权利要求中所述。有利的实现方式在从属权利要求中进一步定义。
本发明的第一方面提供了一种操作SST的方法，其中，所述SST具有三个并联的相位支路，每个相位支路包括多个单元，并且每个相位支路通过至少一个开关连接到电网，其中，所述方法包括：在第一控制模式下操作所述SST，其中，所述三个相位支路中的每一个被单独控制；当所述SST的特定相位支路的至少一个单元发生开路故障或短路故障时，所述方法还包括：断开将所述特定相位支路连接到所述电网的所述至少一个开关；在第二控制模式下操作所述SST，其中，除所述特定相位支路之外的两个相位支路作为单个相位支路联合控制。
由于该方法能够在第二控制模式(可以称为容错控制模式)下操作SST，当发生开路故障或短路故障并被检测到时，不需要停止和重新启动SST。SST的正常运行可以通过断开包括故障单元的相位支路，并通过从第一控制模式(可以称为稳态控制模式或正常控制模式)切换到第二控制模式来保持。切换损耗较低。总体而言，通过第一方面的方法，可以显著提高SST的容错性。
在第一方面的一种实现方式中，在所述第一控制模式下，所述三个相位支路中的每一个基于以下中的至少一项控制：每个相位支路的单独电网电压；每个相位支路的单独电网电流。
因此，每个相位支路都是单独控制的。
在第一方面的一种实现方式中，在所述第二控制模式下，所述两个相位支路基于以下中的至少一项控制：所述两个相位支路中的两个的单个电网电压；所述两个相位支路中的两个的单个电网电流。
因此，除了特定相位支路之外的两个相位支路被联合控制。
在第一方面的一种实现方式中，在所述第二控制模式下，所述两个相位支路的所述单元以串联连接操作。
因此，这两个相位支路作为单个相位支路联合操作，其具有与两个单独相位支路一起相同数量的单元。例如，如果每个相位支路具有相同数量的N个单元，则单个相位支路具有2N个单元。
在第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括在所述第二控制模式下：基于不连续脉冲宽度调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM)电压，调整所述两个相位支路的所述单元的参考电压。
这可以减少甚至最大限度降低切换损耗。此外，这可以在SST故障条件下保持电容器电压平衡。
在第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括在所述第二控制模式下：将DPWM电压分别添加到所述两个相位支路的每个单元的参考电压或从所述两个相位支路的每个单元的参考电压减去DPWM电压，其中，从所述两个相位支路的一个单元的所述参考电压减去所述DPWM电压，以在箝位模式下操作所述单元，并且将所述DPWM电压添加到所述两个相位支路的其它单元的所述参考电压中的每一个，以在非箝位模式下操作这些其它单元。
这使得总参考电压保持不变。
在第一方面的一种实现方式中，所述两个相位支路的所述单元在所述箝位模式和所述非箝位模式下交替操作。
这可以使两个相位支路的所有单元的DC电压保持平衡。
在第一方面的一种实现方式中，在所述箝位模式下操作的单元的DC电压增大。
在第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：将所述两个相位支路中的所有单元的DC电压排序一次或多次，以确定具有最低DC电压的单元；在所述箝位模式下操作确定具有所述最低DC电压的所述单元。
本发明的第二方面提供了一种SST设备，包括：SST，具有三个并联的相位支路，每个相位支路包括多个单元，每个相位支路可通过至少一个开关连接到电网；控制器，用于：在第一控制模式下操作所述SST，其中，所述三个相位支路中的每一个被单独控制；当特定相位支路的至少一个单元发生开路故障或短路故障时，所述控制器还用于：断开将所述特定相位支路连接到所述电网的所述至少一个开关；在第二控制模式下操作所述SST，其中，除所述特定相位支路之外的两个相位支路作为单个相位支路联合控制。
由于控制器和可以由控制器实现以操作SST的第二控制模式，第二方面的SST设备实现了与第一方面的方法所描述的相同的优点。即，实现了对SST的容错性更高的控制。
在第二方面的一种实现方式中，在所述第二控制模式下，所述控制器还用于：基于不连续脉冲宽度调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM)电压，调整所述两个相位支路的所述单元的参考电压。
在第二方面的一种实现方式中，所述控制器包括DPWM单元和DC电压控制单元，其中，在所述第二控制模式下，所述DPWM单元用于提供所述DPWM电压，其中，从所述两个相位支路的一个单元的所述参考电压减去所述DPWM电压，以在箝位模式下操作所述单元，并且将所述DPWM电压添加到所述两个相位支路的其它单元的所述参考电压，以在非箝位模式下操作这些其它单元；所述DC电压控制单元用于对所述两个相位支路中的所有单元的DC电压进行一次或多次排序，确定具有最低DC电压的单元，并在所述箝位模式下操作确定具有所述最低直流电压的所述单元。
在第二方面的一种实现方式中，所述控制器用于：在所述第一控制模式下，基于每个相位支路的单独电网电压和/或每个相位支路的单独电网电流，控制所述三个相位支路中的每一个；和/或在所述第二控制模式下，基于所述两个相位支路中的两个的单个电网电压和/或所述两个相位支路中的两个的单个电网电流来控制所述两个相位支路。
在第二方面的一种实现方式中，所述SST的每个相位支路包括：单元阵列，包括串联连接的所述相位支路的多个单元；所述至少一个开关，串联连接在所述单元阵列与用于将所述SST的所述相位支路连接到所述电网的连接端口之间。
在第二方面的一种实现方式中，所述至少一个开关通过电感器和/或电阻器连接到所述单元阵列。
在第二方面的一种实现方式中，每个单元包括连接到电容器的可切换电力电子器件；电容器连接到负载，以便向所述负载供电。
本发明的第三方面提供了一种计算机程序，包括指令，当所述程序由计算机或控制器执行时，所述指令使所述计算机或控制器执行根据第一方面或其任何实现方式所述的方法。
控制器特别可以是SST设备的控制器，用于控制该SST设备的SST。例如，它可以是第二方面或其任何实现方式的SST设备的控制器。
需要说明的是，本申请中所述的所有设备、元件、单元和模块都可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤以及所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体适于或用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行该特定步骤或功能的该实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应该清楚，这些方法和功能可以在相应的硬件或软件元件或其任何组合中实现。
附图说明
结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述各个方面及其实现方式，其中：
图1中的(a)和(b)示出了本发明的实施例提供的SST设备的操作；
图2示出了本发明的实施例提供的操作SST的方法的流程图；
图3示出了本发明的实施例提供的SST设备的示例性SST(实现为三相级联多电平转换器)；
图4示出了SST的单元的示例；
图5示出了本发明的实施例提供的操作SST的方法的第一控制模式；
图6示出了本发明的实施例提供的操作SST的方法的第二控制模式；
图7示出了本发明的实施例提供的SST设备及其控制器的框图；
图8中的(a)和(b)示出了单相DPWM的基本原理；
图9中的(a)和(b)示出了单相DPWM的两种电压模式；
图10示出了通过本发明的实施例提供的方法操作的SST的AC侧模拟波形；
图11中的(a)示出了通过本发明的实施例提供的方法操作的SST的每个相位支路的平均DC电压；
图11中的(b)示出了通过本发明的实施例提供的方法操作的示例性SST的B相位支路和C相位支路中所有单元的DC电压；
图12示出了B相位支路和C相位支路的单元切换信号。
具体实施方式
图1中的(a)和(b)示出了本发明的实施例提供的SST设备100，以及操作该SST设备100的方法。SST设备100包括SST 101，该SST 101分别具有三个并联的相位支路102a、102b和102c。这些相位支路102a、102b和102c中的每一个包括多个单元103(例如，图1中的(a)和(b)中示出了每个相位支路三个单元103)。此外，这些相位支路102a、102b和102c中的每一个可通过一个或多个开关104(例如，在图1中的(a)和(b)中示出每个相位支路的开关104)连接到电网110。开关可以是SST设备100的一部分，而电网110不是SST设备100的一部分。图1中的(a)和(b)示出了每个相位支路102a、102b和102c连接到电网110的特定情况。
SST设备100还包括用于控制SST 101的控制器105。为此，控制器105用于执行操作SST 101的方法。因此，控制器105用于在第一控制模式1和在第二控制模式2下控制SST101。控制器105可以设置第一控制模式1或第二控制模式2以操作SST 101。控制器105用于在特定相位支路(在此为相位支路102a)的至少一个单元103发生开路故障或短路故障时，设置第二控制模式2，否则设置第一控制模式1。
在第一控制模式1(也称为稳态控制模式)下，控制器105用于单独控制三个相位支路102a、102b和102c中的每一个。例如，控制器105可以为相位支路102a、102b和102c中的每一个设置单独的电网电压和单独的电网电流中的至少一个。
在第二控制模式2(也称为容错控制模式)下，控制器105用于断开将特定相位支路102a连接到电网110的至少一个开关104。此外，控制器105用于将除特定相位支路102a之外的两个相位支路102b和102c作为单个相位支路进行联合控制。例如，控制器105可以为两个相位支路102b和102c中的两个设置单个电网电压和单个电网电流中的至少一个。
控制器105可以包括处理器或处理电路(未示出)，该处理器或处理电路用于执行、实施或启动本文描述的控制器105的各种操作，特别是在第一控制模式1和第二控制模式2下操作SST 101。处理电路可以包括硬件和/或处理电路可以由软件控制。硬件可以包括模拟电路或数字电路，或模拟电路和数字电路两者。数字电路可以包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或多用途处理器等组件。控制器105还可以包括存储器电路，该存储器电路存储可以由处理器或处理电路执行(具体地，在软件的控制下执行)的一个或多个指令。例如，存储器电路可以包括存储可执行软件代码的非瞬时性存储介质，该可执行软件代码由处理器或处理电路执行时，使控制器105执行各种操作。在一个实施例中，处理电路包括一个或多个处理器以及与一个或多个处理器连接的非瞬时性存储器。非瞬时性存储器可以携带可执行程序代码，当一个或多个处理器执行可执行程序代码时，所述可执行程序代码使控制器105执行、实施或启动本文描述的控制SST 101的操作或方法。
图2示出了本发明的实施例提供的方法200的流程图。该方法用于操作SST，并且可以由图1中的(a)和(b)所示的SST设备100执行，特别是由控制器105执行以操作SST 101。
方法200包括在第一控制模式1下操作SST 101的步骤201。在第一控制模式1下，SST 101的三个相位支路102a、102b和102c中的每一个被单独控制。如果没有故障条件，即SST 1的所有单元103正常运行，则可以使用第一控制模式1。此外，当SST 101的特定相位支路102a的至少一个单元103发生开路故障或短路故障时，方法200还包括断开将特定相位支路102a连接到电网110的至少一个开关104的步骤202。在这种情况下，方法200还包括在第二控制模式2下操作SST 101的另一步骤203。在第二控制模式2下，两个相位支路102b和102c，即除了特定相位支路102a之外的那些相位支路，作为单个相位支路联合控制。
图3示出了SST 101的示例，该SST 101可以包括在本发明的实施例提供的SST设备100中，例如，图1中的(a)和(b)所示的SST设备100。SST 101包括三个相位支路102a、102b和102c以及它们各自的多个单元103。特别是，每个相位支路102a、102b和102c可以包括单元阵列，该单元阵列包括所述相位支路的串联连接的多个单元103。此外，至少一个开关104可以串联连接在相位支路的单元阵列与用于将该相位支路102a、102b或102c连接到电网110的连接端口之间。
在图3中，作为示例，每个相位支路102a、102b和102c通过电感器303、预充电电阻器302和两个断路器开关104a和104b(作为“至少一个开关104”)连接到该连接点，用于将其连接到电网110。此外，在图3中可以看到，每个单元103连接到负载301。每个相位支路102a、102b和102c可以包括N个单元103，因此也包括N个负载301。
图4示出了单元103的示例，它可以用于SST 101(例如图3所示的SST 101)的每个相位支路102a、102b和/或102c。图4的示例性单元103包括内部电路，该内部电路包括可切换电力电子器件401和电容器402。电力电子器件401连接到电容器402，电容器402连接到与单元103相关联的负载301，以便向负载301供电。电力电子器件401可以包括绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)或SiC功率器件，并且可以包括二极管D。单元103的两侧可以分别连接到AC电压和负载301。DC电容器402可以向负载301(例如，DC/DC级或电阻器)提供电力。
单元电路的一些特性可以如下。在第一种情况下，当电力电子器件401的切换信号为0时，电容器402处于充电状态，DC电压升高。当电力电子器件401的切换信号为1时，电容器402处于放电状态，DC电压降低。在第二种情况下，当电力电子器件401的切换信号为1时，电容器402处于充电状态，DC电压升高。当电力电子器件401的切换信号为0时，DC电容器402处于放电状态，DC电压降低。
图5示出了本发明的实施例提供的操作SST 101的方法200的第一控制模式1。在该第一控制模式1下，三相SST 101在正常运行下操作。在这种模式下操作SST 101所使用的系统参数包括电网电压ua、ub、uc和电网电流ia、ib、ic中的至少一个(分别用于三个相位支路102a、102b和102c)。在这种情况下，一个相位支路的单元数量为N≥2。每个单元103的DC电压为VA1……VAN(用于第一相位支路102a)、VB1……VBN(用于第二相位支路102b)和VC1……VCN(用于第三相位支路102c)。
当特定相位支路102a中的单元103在SST 101的运行期间具有开路故障或短路故障时，该相位支路102a的断路器开关104断开以切断该特定相位支路102a与电网110之间的连接。此外，用于操作SST 101的第一控制模式1切换到第二控制模式2。在该第二控制模式2下，剩余的两个相位支路102b和102c无故障的故障SST 101像单相SST一样被控制。即，两个相位支路102b和102c作为单个相位支路联合控制。
图6示出了本发明的实施例提供的操作SST 101的方法200的第二第一控制模式2。在该第二控制模式2下，三相SST 101在异常运行下操作。所使用的系统参数包括电网电压ubc＝ub–uc(对于相位支路102b和102c两者)和电网电流ibc＝ib＝–ic(对于相位支路102b和102c两者)中的至少一个。由两个相位支路102b和102c组成的单个相位支路的总单元数为2N。在该单个相位支路中的每个单元103的DC电压为VB1……VBN、VC1……VCN。
图7示出了本发明的实施例提供的SST设备100及其控制器105的框图。框图可以包括七个控制部分(图7中编号为1至7)。对于第一控制模式1，可以使用所有所示的控制部分。对于第二控制模式2，可以移除或不使用控制部分4。
在第二控制模式2的实现方式中，本发明还提出了DC电压排序和新的参考电压重新分配方法，其可以与单相DPWM方法结合。例如，在第二控制模式2下，控制器105可以用于基于DPWM电压调整两个相位支路102b和102c的单元103的参考电压。
例如，如图7所示，SST设备101的控制器105可以至少包括DPWM单元701(控制部分号5)和DC电压控制单元(控制部分号6)。DPWM单元701可以用于提供DPWM电压。DPWM电压可以从两个相位支路102b和102c的一个单元103的参考电压减去，以便在箝位模式下操作该单元103。DPWM电压可以添加到两个相位支路102b和102c的其它单元103的参考电压，以便在非箝位模式下操作这些其它单元103。DC电压控制单元702可用于对两个相位支路102b和102c中的所有单元103的DC电压进行一次或多次排序，以确定具有最低DC电压的单元103。然后，它可以在箝位模式下操作确定具有最低DC电压的单元103。
因此，对于单相DPWM，基本原理是向原始参考电压添加DPWM电压或从原始参考电压减去DPWM电压，使得新的参考电压可以在两种电压模式下工作，如图8所示。第一电压模式是图8中的(a)所示的电压箝位模式，第二电压模式是图8中的(b)所示的电压非箝位模式。
在SST 101的故障条件下，一个单元103可以在电压箝位模式下工作，而其它单元103可以在电压非箝位模式下工作，以便保持总参考电压的值不变。DPWM电压和新参考电压可以通过以下等式计算：
0<v0<1 (2)
u1_new＝ux-uz (3)
其中，ux是原始参考电压；uz是DPWM电压；v0是影响电压的箝位范围的阈值；u1new是电压箝位模式下的新参考电压；uy_new是电压非箝位模式下的新参考电压；N是分别三相SST101的每个相位支路102a、102b和102c中的单元数量。需要说明的是，所有电压参数都可以是每单位值。
图9中的(a)和(b)中示出了单相DPWM的两种电压模式。电力电子器件401可以在电压箝位模式时间段内保持关断。因此，可以降低SST 101的切换损耗。
对于单独的DC电压平衡控制，通过分析SST拓扑的特性，当单元103在电压箝位模式下工作时，电容器402处于充电状态，DC电压升高。当单元103在电压非箝位模式下工作时，电容器402处于放电状态，DC电压降低。根据上文，可以首先按一定频率对所有单元103的DC电压值进行排序。然后，电压箝位模式下的新参考电压(等式3)可以分配给具有最低DC电压的单元103，并且电压非箝位模式下的其它新参考电压(等式4)可以分配给其它单元103。因此，可以实现单独的DC电压平衡控制。
在下文中，评估本发明提出的方案的性能。特别是，通过模拟验证了本发明提供的方案。三相SST 101的基本模拟参数选择如下：电网电压为4.286kV；SST总功率为75kW；输入电感为4mH；电容402为680μF；DC电容器参考电压为1550V；负载301为288Ω；每个相位支路中的单元数量为N＝3。
在0.4秒时，A相位支路(特定相位支路102a)中的一个单元103具有开路故障或短路故障。断路器开关104断开以切断A相位支路102a与电网110之间的连接。第一控制模式1切换到第二控制模式2。然后，像单相SST一样控制有故障的三相SST 101(其余的两个相位支路102b和102c作为单相支路控制)。在0.7s时，B2单元103的负载改变为90％，B3单元103的负载改变为110％。
图10示出了SST 101的AC侧模拟波形。从上到下的四个波形是电网相电压、电网相电流、SST相电压和B相位支路(相位支路102b)与C相位支路(相位支路102c)之间的SST线到线电压。0.4秒后，B相位支路102b和C相位支路102b能够继续正常运行。
图11中的(a)和(b)示出了SST 101的DC侧模拟波形，其中，图11中的(a)示出了每个相位支路102a、102b和102c的平均DC电压，其中，图11中的(b)示出了B相支路102b和C相支路102c中所有单元103的DC电压。0.4s后，A相位支路102a的平均DC电压降低到0，B相位支路102b和C相位支路102c的平均DC电压仍然稳定。B相位支路102b和C相位支路中的所有单元103的DC电压仍然可以保持平衡。
图12示出了B相位支路102b和C相位支路102c的单元切换信号。0.4秒后，所有单元103以一定频率交替地在电压箝位模式下操作。然后，在0.7s后，B2单元103和B3单元103的负载改变，并且与其它单元的负载不同。B2单元103的DC电压较低，B3单元103的DC电压较高。为了保持所有单元103的DC电压平衡，在电压箝位模式下操作的B2单元103的频率变高，在电压箝位模式下操作的B3单元103的频率变低。其它单元103仍然具有几乎相同的频率。
需要说明的是，在本发明中，以及在所有实施例中，以下也可以是有效的：
(1)与每个单元103相关联的负载301可以是纯电阻负载。但是，负载310还可以是一个或多个DC/DC转换器，例如双有源桥(dual active bridge，DAB)转换器、LLC转换器、串联谐振转换器(series resonant converter，SRC)等。
(2)上述等式(3)和等式(4)也可以分别根据以下等式(5)和(6)重写：
uw_new＝ux-uz(w＝1…n) (5)
其中，uw_new是电压箝位模式下的新参考电压；uy_new是电压非箝位模式下的新参考电压；N是三相SST 101的每个相位支路102a、102b和102c中的单元数量；n是在电压箝位模式下操作的单元103的数量。
已经结合作为示例的各种实施例以及实现方式描述了本发明。但是，根据对附图、本发明和独立权利要求的研究，本领域技术人员在实施所要求保护的主题时，能够理解和实现其它变型。在权利要求以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足权利要求书中描述的若干实体或项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能用于有利的实现方式中。

Claims (17)

1.一种操作固态变压器(solid state transformer，SST)(101)的方法(200)，其特征在于，所述SST(101)具有三个并联的相位支路(102a、102b、102c)，每个相位支路(102a、102b、102c)包括多个单元(103)，并且每个相位支路(102a、102b、102c)通过至少一个开关(104)连接到电网(110)，其中，所述方法(200)包括：
在第一控制模式(1)下操作(201)所述SST(101)，其中，所述三个相位支路(102a、102b、102c)中的每一个被单独控制；
当所述SST(101)的特定相位支路(102a)的至少一个单元(103)发生开路故障或短路故障时，所述方法(200)还包括：
断开(202)将所述特定相位支路(102a)连接到所述电网(110)的所述至少一个开关(104)；
在第二控制模式(2)下操作(203)所述SST(101)，其中，除所述特定相位支路(102a)之外的两个相位支路(102b、102c)作为单个相位支路联合控制。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，在所述第一控制模式(1)下，所述三个相位支路(102a、102b、102c)中的每一个基于以下中的至少一项进行控制：
每个相位支路(102a、102b、102c)的单独电网电压；
每个相位支路(102a、102b、102c)的单独电网电流。
3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其特征在于，在所述第二控制模式(2)下，所述两个相位支路(102b、102c)基于以下中的至少一项进行控制：
所述两个相位支路(102b、102c)中的两个的单个电网电压；
所述两个相位支路(102b、102c)中的两个的单个电网电流。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(200)，其特征在于，在所述第二控制模式(2)下，所述两个相位支路(102b、102c)的所述单元(103)以串联连接操作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括在所述第二控制模式(2)下：
基于不连续脉冲宽度调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM)电压，调整所述两个相位支路(102a、102b、102c)的所述单元(103)的参考电压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括在所述第二控制模式(2)下：
将DPWM电压分别添加到所述两个相位支路(102b、102c)的每个单元(103)的参考电压或从所述两个相位支路(102b、102c)的每个单元(103)的参考电压减去DPWM电压，
其中，从所述两个相位支路(102b、102c)的一个单元(103)的所述参考电压减去所述DPWM电压，以在箝位模式下操作所述单元(103)，并且将所述DPWM电压添加到所述两个相位支路(102b、102c)的其它单元(103)的所述参考电压中的每一个，以在非箝位模式下操作这些其它单元(103)。
7.根据权利要求6所述的方法(200)，其特征在于，所述两个相位支路(102b、102c)的所述单元(103)在所述箝位模式和所述非箝位模式下交替操作。
8.根据权利要求6所述的方法(200)，其特征在于，在所述箝位模式下操作的单元(103)的DC电压增大。
9.根据权利要求8所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括：
将所述两个相位支路(102b、102c)中的所有单元(102)的DC电压排序一次或多次，以确定具有最低DC电压的单元(103)；
在所述箝位模式下操作确定具有所述最低DC电压的所述单元(103)。
10.一种固态变压器(solid state transformer，SST)设备(100)，其特征在于，包括：
SST(101)，具有三个并联的相位支路(102a、102b、102c)，每个相位支路(102a、102b、102c)包括多个单元(103)，每个相位支路(102a、102b、102c)可通过至少一个开关(104)连接到电网(110)；
控制器(105)，用于：
在第一控制模式(1)下操作所述SST(101)，其中，所述三个相位支路(102a、102b、102c)中的每一个被单独控制；
当特定相位支路(102a)的至少一个单元(103)发生开路故障或短路故障时，所述控制器(105)还用于：
断开将所述特定相位支路(102a)连接到所述电网(110)的所述至少一个开关(104)；
在第二控制模式(2)下操作所述SST(101)，其中，除所述特定相位支路(102a)之外的两个相位支路(102b、102c)作为单个相位支路联合控制。
11.根据权利要求10所述的SST设备(100)，其特征在于，在所述第二控制模式(2)下，所述控制器(105)还用于：
基于不连续脉冲宽度调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM)电压，调整所述两个相位支路(102b、102c)的所述单元(103)的参考电压。
12.根据权利要求11所述的SST设备(100)，其特征在于，所述控制器(105)包括DPWM单元(701)和DC电压控制单元(702)，其中，在所述第二控制模式(2)下，
所述DPWM单元(701)用于提供所述DPWM电压，其中，从所述两个相位支路(102b、102c)的一个单元(103)的所述参考电压减去所述DPWM电压，以在箝位模式下操作所述单元(103)，并且将所述DPWM电压添加到所述两个相位支路(102b、102c)的其它单元(103)的所述参考电压，以在非箝位模式下操作这些其它单元(103)；
所述DC电压控制单元(702)用于对所述两个相位支路(102b、102c)中的所有单元(103)的DC电压进行一次或多次排序，确定具有最低DC电压的单元(103)，并在所述箝位模式下操作确定具有所述最低直流电压的所述单元(103)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的SST设备(100)，其特征在于，所述控制器(105)用于：
在所述第一控制模式(1)下，基于每个相位支路(102a、102b、102c)的单独电网电压和/或每个相位支路(102a、102b、102c)的单独电网电流，控制所述三个相位支路(102a、102b、102c)中的每一个；和/或
在所述第二控制模式(2)下，基于所述两个相位支路(102b、102c)中的两个的单个电网电压和/或所述两个相位支路(102b、102c)中的两个的单个电网电流来控制所述两个相位支路(102b、102c)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的SST设备(100)，其特征在于，所述SST(101)的每个相位支路(102a、102b、102c)包括：
单元阵列，包括串联连接的所述相位支路(102a、102b、102c)的多个单元(103)；
所述至少一个开关(104)，串联连接在所述单元阵列与用于将所述SST(101)的所述相位支路(102a、102b、102c)连接到所述电网(110)的连接端口之间。
15.根据权利要求14所述的SST设备(100)，其特征在于：
所述至少一个开关(104)通过电感器(303)和/或电阻器(302)连接到所述单元阵列。
16.根据权利要求14或15所述的SST设备(100)，其特征在于：
每个单元(103)包括连接到电容器(402)的可切换电力电子器件(401)；
电容器(402)连接到负载(301)，以便向所述负载(301)供电。
17.一种计算机程序，其特征在于，包括指令，当所述程序由计算机或控制器执行时，所述指令使所述计算机或控制器(105)执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法(200)。
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