CN114243672A - 基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及设备 - Google Patents

基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于直流变压器的直流极性变换电路，所述电路包括预设数量个级联的子直流极性变换电路模块，任一子直流极性变换电路模块包括：全桥电路及DAB直流变压器，全桥电路用于根据控制信号动作，以将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的中压直流输出信号；DAB直流变压器与全桥电路连接，用于将中压直流输出信号转换为低压直流信号。上述基于直流变压器的直流极性变换电路中，通过设置全桥电路，根据控制信号动作实现输出直流信号的极性反转，电路结构简单，控制方法方便，技术方案成熟，使直流变压器仅通过控制方法便能够实现中压侧直流电压极性的反转，大大方便了直流变压器在基于LCC的直流***中的应用。

Description

基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及 设备
技术领域
本申请涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及设备。
背景技术
与交流输电相比，高压直流输电具有输送功率容量大、损耗小、输送距离远、稳定性好等特点，而有广阔的应用前景。随着直流技术从输电层面向配电层面的延伸，与城市配电网未来发展息息相关的直流配电网逐渐受到了人们的关注。在直流配电网中，直流变压器是完成电能传输与电压变换的关键换流设备。
由于传统直流变压器输出电压极性固定，不能发生正、负极性的反转，只能应用于由电压源换流器(Voltage Source Converter，VSC)所组成的直流电网，而不能被应用于可能发生直流电压极性反转的基于电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)的直流***。鉴于此，发明一种直流极性可变的直流变压器电路以促进直流变压器在基于LCC的直流***中的应用，成为直流变压器研究的一个方向。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及设备，以解决传统直流变压器输出电压极性不可变的问题。
本申请一方面提供了一种基于直流变压器的直流极性变换电路，用于连接在中压直流配电网与低压直流配电网之间，为所述低压直流配电网提供极性可变的低压直流信号，所述电路包括预设数量个级联的子直流极性变换电路模块，任一所述子直流极性变换电路模块包括：全桥电路及DAB直流变压器，所述全桥电路用于根据控制信号动作，以将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的中压直流输出信号；所述DAB直流变压器与所述全桥电路连接，用于将所述中压直流输出信号转换为所述低压直流信号。
于上述实施例中的基于直流变压器的直流极性变换电路中，一方面通过设置全桥电路，根据控制信号动作实现输出直流信号的极性反转，电路结构简单，控制方法方便，技术方案成熟，使直流变压器仅通过控制方法便能够实现中压侧直流电压极性的反转，大大方便了直流变压器在基于LCC的直流***中的应用，另一方面，变换电路延续了DAB直流变压器的模块化、高功率密度及大传输容量等优势。
在其中一个实施例中，所述全桥电路包括：
第一半桥，包括串联连接的第一可控开关单元及第二可控开关单元，所述第一半桥的中点被设置为所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口；
第二半桥，与所述第一半桥并联连接，所述第二半桥包括串联连接的第三可控开关单元及第四可控开关单元，所述第三可控开关单元与所述第一可控开关单元连接，所述第四可控开关单元与所述第二可控开关单元连接，所述第二半桥的中点被设置为所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口；
所述全桥电路被配置为：
根据所述控制信号控制所述第一可控开关单元及所述第四可控开关单元导通，且控制所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元关断，输出正向的中压直流输出信号；以及
根据所述控制信号控制所述第一可控开关单元及所述第四可控开关单元关断，且控制所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元导通，输出反向的中压直流输出信号。
在其中一个实施例中，所述预设数量为N，N为正整数，N个所述子直流极性变换电路模块逐一顺序级联形成N级；
第一级所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口与所述中压直流配电网连接，第N所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口与所述中压直流配电网连接；
第i级所述子直流极性变换电路模块被配置为：第一输入端口与相邻前一级所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口连接，第二输入端口与相邻后一级所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口连接，i∈[2，N-1]，且i为正整数；
各所述子直流极性变换电路模块的第一输出端均与所述低压直流配电网的第一输入端连接，且各所述子直流极性变换电路模块的第二输出端均与所述低压直流配电网的第二输入端连接。
本申请第二方面提供了一种基于直流变压器的直流极性变换控制方法，用于控制前述任一实施例所述子直流极性变换电路模块，所述方法包括；
获取任一所述子直流极性变换电路模块的电路参数；
根据所述电路参数与所述预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制所述子直流极性变换电路模块将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的低压直流信号。
于上述实施例中的基于直流变压器的直流极性变换控制方法中，通过采样中低压侧电路参数，并与预设电路参数的参考值共同作为电路控制的输入，通过脉冲宽度调制获取开关控制信号，从而精准控制变换电路按照需求生成极性可变的直流信号，同时，电路控制***还可以根据需求进行功能扩展，比如子直流极性变换电路模块均压的要求，可在***中加入均压控制，使各子直流极性变换电路模块输出电压保持一致。
在其中一个实施例中，所述电路参数包括中压直流输出电压测量值、低压直流电流测量值、低压直流电压测量值及低压直流电压极性信息中至少一种，所述预设电路参数参考值包括中压直流输出电压参考值及低压直流电压参考值，所述根据所述电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号的步骤，包括：
根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息；
根据所述低压直流电压极性信息生成全桥电路开关状态信息；
根据所述移相比信息及所述全桥电路开关状态信息，通过PWM调制器生成开关控制信号。
在其中一个实施例中，所述根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息的步骤，包括：
根据所述低压直流电压测量值与所述低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
根据所述中压直流输出电压测量值与所述中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
根据所述第一低压直流电流参考补偿量与所述第二低压直流电流参考补偿量，生成低压直流电流参考补偿量；
根据所述低压直流电流测量值与所述低压直流电流参考补偿量，通过第三 PI调节器生成所述移相比信息。
在其中一个实施例中，所述中压直流输出电压参考值为N个所述中压直流输出电压测量值的平均值。
本申请第三方面提供一种基于直流变压器的直流极性变换控制装置，包括：
参数获取模块，用于获取所述电路参数；
控制模块，用于根据所述电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制所述子直流极性变换电路模块正常工作。
在其中一个实施例中，所述控制模块包括：
低压直流电压控制器，用于根据低压直流电压测量值与低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
电压平衡控制器，用于根据中压直流输出电压测量值与中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
电流控制器，用于根据低压直流电流测量值与低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成移相比信息；
PWM调制器，用于根据移相比信息及全桥电路开关状态信息，生成开关控制信号。
本申请第四方面提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一实施例所述的方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，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获得其他的附图。
图1为包含DAB型直流变压器的直流输配电***电路拓扑图；
图2为包含SCDCT型直流变压器的直流输配电***电路拓扑图；
图3为本申请一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路的电路结构图；
图4为本申请一实施例中提供的全桥电路的电路结构图；
图5为本申请一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路的工作原理图；
图6为本申请又一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路的工作原理图；
图7为本申请一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路控制方法的工作流程图；
图8为本申请第二实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路控制方法的工作流程图；
图9为本申请第三实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路控制方法的工作流程图；
图10为本申请一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路控制装置的结构框图；
图11为本申请一实施例中提供的基于直流变压器的直流极性变换电路控制装置的结构原理图；
图12为本申请一实施例中提供的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
近年来，随着电力负荷迅猛增长，超高压、特高压输电工程也迎来了快速发展的黄金期。高压直流(HVDC)输电具有特高压、远距离、大容量、低损耗的优势，是国际大电网倡导的主流方向。高压直流输电主要在换流站进行交直流转换，最常见的换流站类型是电网换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)，由于LCC的效率稍高于VSC，能够传输更大功率的电能，目前运行的大多数 HVDC***采用LCC拓扑，而LCC拓扑的特点是在电力***潮流反转时会发生直流电压极性反转。
在直流输配电网中，直流变压器是完成电能传输与电压变换的关键设备。其中，基于双主动全桥(Dual-active-bridge，DAB)输入串联-输出并联的直流变压器是其中的一个研究热点，如图1所示为DAB直流变压器的拓扑结构图，从电路结构可知，中压侧直流电通过DAB直流变压器经过中压侧DC/AC变换为中压交流电，然后经过交流变压器降压为低压交流电，最后经过AC/DC变换，最终输出极性固定的低压直流电；另一方面，另外一种开关电容接入型直流变压器(Switched Capacitor based DC Transformer，SCDCT)，相比DAB型直流变压器，具有更高的功率密度、更大的传输容量以及能够实现冗余子模块设计与中压侧直流故障闭锁，逐渐成为了直流变压器领域的另一研究热点，如图2所示为 SCDCT型直流变压器的拓扑结构图，从电路图可知，SCDCT相当于在DAB变压器的输入前端增加了一个半桥电路，由于半桥电路不具备直流电流极性反转功能，因此，SCDCT输出的同样是极性固定的低压直流电。
鉴于上述两种直流变压器电路拓扑均无法实现直流输出极性反转，严重限制了直流变压器在基于电网换相换流器(LCC)的直流电网中的应用，因此，有必要提出一种新的直流变压器电路拓扑，满足LCC直流电网中电压极性反转的要求。
为了解决上述问题，本申请提出了一种基于直流变压器的直流极性变换电路、控制方法、控制装置及设备，下面将通过具体的实施例来进行说明。
在本申请的一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于直流变压器的直流极性变换电路，用于连接在中压直流配电网与低压直流配电网之间，为低压直流配电网提供极性可变的低压直流信号，基于直流变压器的直流极性变换电路包括预设数量个级联的子直流极性变换电路模块，任一子直流极性变换电路模块包括：全桥电路100及DAB直流变压器200，其中，全桥电路100用于根据控制信号动作，以将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的中压直流输出信号；DAB直流变压器200与全桥电路100连接，用于将中压直流输出信号转换为低压直流信号。
其中，N个子直流极性变换电路模块逐一顺序级联形成N级；第一级子直流极性变换电路模块的第一输入端口与中压直流配电网连接，第N子直流极性变换电路模块的第二输入端口与中压直流配电网连接；第i级子直流极性变换电路模块被配置为：第一输入端口与相邻前一级子直流极性变换电路模块的第二输入端口连接，第二输入端口与相邻后一级子直流极性变换电路模块的第一输入端口连接，i∈[2，N-1]，且i为正整数；各子直流极性变换电路模块的第一输出端均与低压直流配电网的第一输入端连接，且各子直流极性变换电路模块的第二输出端均与低压直流配电网的第二输入端连接。由以上连接关系可知，在中压侧，中压直流配电网电压为N个子直流极性变换电路模块的输入电压之和，从而可以降低每个子直流极性变换电路模块的承受电压，提高***的安全性，而在低压侧，低压直流配电网的电流为N个子直流极性变换电路模块的输出电流之和，在相同数量的子直流极性变换电路模块情况下，可以获得最大的输出电流，从而能最大限度的提升***的带负载能力。
具体地，通过控制全桥电路100内部开关管的通断，能够向DAB直流变压器200提供极性变化的直流电源，从而实现向下游低压直流配电网输出极性可变直流电的目的。
于上述实施例中的基于直流变压器的直流极性变换电路中，一方面通过设置全桥电路，根据控制信号动作实现输出直流信号的极性反转，电路结构简单，控制方法方便，技术方案成熟，使直流变压器仅通过控制方法便能够实现中压侧直流电压极性的反转，大大方便了直流变压器在基于LCC的直流***中的应用，另一方面，变换电路延续了DAB直流变压器的模块化、高功率密度及大传输容量等优势。
在本申请的一个实施例中，如图4所示，全桥电路100包括：第一半桥110 及第二半桥120，其中，第一半桥110包括串联连接的第一可控开关单元Q1及第二可控开关单元Q2，第一半桥的中点被设置为子直流极性变换电路模块的第一输入端口；第二半桥120与第一半桥110并联连接，第二半桥120包括串联连接的第三可控开关单元Q3及第四可控开关单元Q4，第三可控开关单元Q3 与第一可控开关单元Q1连接，第四可控开关单元Q4与第二可控开关单元Q2 连接，第二半桥120的中点被设置为子直流极性变换电路模块的第二输入端口。
具体地，通过控制上述四个可控开关单元的开断顺序，能够实现在DAB直流变压器200的输入端获取极性可变的直流电源，下面将通过具体的实施例进行说明。
在本申请的一个实施例中，如图5所示，根据控制信号控制第一可控开关单元Q1及第四可控开关单元Q4导通，同时控制第二可控开关单元Q2及第三可控开关单元Q3关断，从图中电路的流通路径来看，电流依次从中压直流配电网正极经过第一可控开关单元Q1、DAB直流电变压器200、第四可控开关单元 Q4和中压直流配电网负极形成通电回路，在这种情况下，DAB直流变压器200 获得正向的中压直流输出信号，从而向下游的低压直流配电网输出正向的低压直流电。
在本申请的一个实施例中，如图6所示，根据控制信号控制第一可控开关单元Q1及第四可控开关单元Q4关断，同时控制第二可控开关单元Q2及第三可控开关单元Q3导通，从图中电路的流通路径来看，电流依次从中压直流配电网正极经过第二可控开关单元Q2、DAB直流电变压器200、第四可控开关单元 Q3和中压直流配电网负极形成通电回路，在这种情况下，DAB直流变压器200 获得反向的中压直流输出信号，从而向下游的低压直流配电网输出反向的低压直流电。
在本申请的一个实施例中，如图7所示，本申请提供了一种基于直流变压器的直流极性变换控制方法，用于控制前述任一实施例子直流极性变换电路模块，所述方法包括；
步骤22，获取任一所述子直流极性变换电路模块的电路参数；
其中，所述电路参数包括中压直流输出电压测量值、低压直流电流测量值、低压直流电压测量值及低压直流电压极性信息中至少一种。
步骤24，根据所述电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制所述子直流极性变换电路模块将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的低压直流信号。
其中，所述预设电路参数参考值包括中压直流输出电压参考值及低压直流电压参考值。
具体地，中压直流输出电压参考值为N个所述中压直流输出电压测量值的平均值。
于上述实施例中的基于直流变压器的直流极性变换控制方法中，通过采样中低压侧电路参数，并与预设电路参数的参考值共同作为电路控制的输入，通过脉冲宽度调制获取开关控制信号，从而精准控制变换电路按照需求生成极性可变的直流信号，同时，电路控制***还可以根据需求进行功能扩展，比如子直流极性变换电路模块均压的要求，可在***中加入均压控制，使各子直流极性变换电路模块输出电压保持一致。
在本申请的一个实施例中，如图8所示，步骤24，根据所述电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号，包括：
步骤242，根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息；
具体地，PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，具有比例调节和积分调节作用，在控制工程实践中，主要是用来改善控制***的稳态性能，在本实施例中，将中压直流输出电压测量值、低压直流电流测量值及低压直流电压测量值作为PI调节器的实际输出值的输入量，将中压直流输出电压参考值及低压直流电压参考值作为PI调节器的给定值的输入量，两者构成控制偏差，通过PI调节器生成子直流极性变换电路模块的移相比信息，从而实现对输出电压波形的优化。
步骤244，根据所述低压直流电压极性信息生成全桥电路开关状态信息；
具体地，从前面的实施例中可知，全桥电路的不同开关状态会生成不同的直流电压极性，因此，通过低压侧直流电压的极性也可以获得全桥电路内部可控开关单元的开断信息，将此信息作为开关控制信号生成的输入信息，以生成精准的开关控制信号，实现直流电压极性按照需求而改变。
步骤246，根据所述移相比信息及所述全桥电路开关状态信息，通过PWM 调制器生成开关控制信号。
具体地，根据前述实施例获取的电路移相比信息和全桥电路开关状态信息，通过PWM调制器进行处理，能够获取电路可控开关单元的触发脉冲控制信号，实现电路输出直流电压极性可变、各子直流极性变换电路模块均压等功能。
在本申请的一个实施例中，如图9所示，步骤242，根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息，包括：
步骤2422，根据所述低压直流电压测量值与所述低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
具体地，为了获得理想的低压直流电压输出波形，必须对低压直流电压测量值进行优化控制，可以根据低压直流电压测量值与低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量，作为最终参考电流补偿量的第一个输入控制量，以使最终的输出电压波形能最优化。
步骤2424，根据所述中压直流输出电压测量值与所述中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
具体地，由于变换电路***由N个子直流极性变换电路级联而成，必然存在各个子模块中压侧直流电压不相同的情况，可能产生电路环流，造成电能浪费，严重甚至烧毁电力设备，因此，有必要对各个子模块进行均压控制。在本实施例中，通过将中压直流输出电压测量值和中压直流输出电压参考值通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量，作为最终参考电流补偿量的第二个输入控制量，以使最终的各子模块输出电压保持一致。
步骤2426，根据所述第一低压直流电流参考补偿量与所述第二低压直流电流参考补偿量，生成低压直流电流参考补偿量；
步骤2428，根据所述低压直流电流测量值与所述低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成所述移相比信息。
具体地，通过将前述实施例中的各个输入控制量叠加之后获取的低压直流电流参考补偿量与实际的低压直流电流测量值做为第三PI调节器的两个输入量，可以获取最终控制信号的移相比信息，使最终的开关控制信号能够控制变换电路实现输出电压波形优化同时各子模块电压相等的低压直流电。
在本申请的一个实施例中，如图10所示，本申请提供了一种基于直流变压器的直流极性变换控制装置，包括：参数获取模块1000及控制模块2000，其中，参数获取模块1000用于获取所述电路参数；控制模块2000用于根据电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制子直流极性变换电路模块正常工作。
在本申请的一个实施例中，如图11所示，控制模块2000包括：低压直流电压控制器2100、电压平衡控制器2200、电流控制器2300及PWM调制器2400，其中，电压控制器2100用于根据所述低压直流电压测量值与所述低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；电压平衡控制器2200用于根据所述中压直流输出电压测量值与所述中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；电流控制器2300用于根据所述低压直流电流测量值与所述低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成所述移相比信息；PWM调制器2400用于根据所述移相比信息及所述全桥电路开关状态信息，生成开关控制信号。
在本申请的一个实施例中，如图11所示，本申请还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一实施例所述的方法的步骤，具体步骤包括：
步骤22，获取任一所述子直流极性变换电路模块的电路参数；
步骤2422，根据所述低压直流电压测量值与所述低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
步骤2424，根据所述中压直流输出电压测量值与所述中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
步骤2426，根据所述第一低压直流电流参考补偿量与所述第二低压直流电流参考补偿量，生成低压直流电流参考补偿量；
步骤2428，根据所述低压直流电流测量值与所述低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成所述移相比信息；
步骤244，根据所述低压直流电压极性信息生成全桥电路开关状态信息；
步骤246，根据所述移相比信息及所述全桥电路开关状态信息，通过PWM 调制器生成开关控制信号。
需要说明的是，在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于直流变压器的直流极性变换电路，其特征在于，用于连接在中压直流配电网与低压直流配电网之间，为所述低压直流配电网提供极性可变的低压直流信号，所述电路包括预设数量个级联的子直流极性变换电路模块，任一所述子直流极性变换电路模块包括：
全桥电路，用于根据控制信号动作，以将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的中压直流输出信号；
DAB直流变压器，与所述全桥电路连接，用于将所述中压直流输出信号转换为所述低压直流信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述全桥电路包括：
第一半桥，包括串联连接的第一可控开关单元及第二可控开关单元，所述第一半桥的中点被设置为所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口；
第二半桥，与所述第一半桥并联连接，所述第二半桥包括串联连接的第三可控开关单元及第四可控开关单元，所述第三可控开关单元与所述第一可控开关单元连接，所述第四可控开关单元与所述第二可控开关单元连接，所述第二半桥的中点被设置为所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口；
所述全桥电路被配置为：
根据所述控制信号控制所述第一可控开关单元及所述第四可控开关单元导通，且控制所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元关断，输出正向的中压直流输出信号；以及
根据所述控制信号控制所述第一可控开关单元及所述第四可控开关单元关断，且控制所述第二可控开关单元及所述第三可控开关单元导通，输出反向的中压直流输出信号。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述预设数量为N，N为正整数，N个所述子直流极性变换电路模块逐一顺序级联形成N级；
第一级所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口与所述中压直流配电网连接，第N所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口与所述中压直流配电网连接；
第i级所述子直流极性变换电路模块被配置为：第一输入端口与相邻前一级所述子直流极性变换电路模块的第二输入端口连接，第二输入端口与相邻后一级所述子直流极性变换电路模块的第一输入端口连接，i∈[2，N-1]，且i为正整数；
各所述子直流极性变换电路模块的第一输出端均与所述低压直流配电网的第一输入端连接，且各所述子直流极性变换电路模块的第二输出端均与所述低压直流配电网的第二输入端连接。
4.一种基于直流变压器的直流极性变换控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-3任一项所述子直流极性变换电路模块，所述方法包括；
获取任一所述子直流极性变换电路模块的电路参数；
根据所述电路参数与所述预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制所述子直流极性变换电路模块将极性固定的中压直流输入信号转换为极性可变的低压直流信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电路参数包括中压直流输出电压测量值、低压直流电流测量值、低压直流电压测量值及低压直流电压极性信息中至少一种，所述预设电路参数参考值包括中压直流输出电压参考值及低压直流电压参考值，所述根据所述电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号的步骤，包括：
根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息；
根据所述低压直流电压极性信息生成全桥电路开关状态信息；
根据所述移相比信息及所述全桥电路开关状态信息，通过PWM调制器生成开关控制信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述中压直流输出电压测量值、所述低压直流电流测量值及所述低压直流电压测量值和与之对应的预设电路参数参考值，通过PI调节器生成所述子直流极性变换电路模块的移相比信息的步骤，包括：
根据所述低压直流电压测量值与所述低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
根据所述中压直流输出电压测量值与所述中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
根据所述第一低压直流电流参考补偿量与所述第二低压直流电流参考补偿量，生成低压直流电流参考补偿量；
根据所述低压直流电流测量值与所述低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成所述移相比信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中压直流输出电压参考值为N个所述中压直流输出电压测量值的平均值。
8.一种基于直流变压器的直流极性变换控制装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取电路参数；
控制模块，用于根据电路参数与预设电路参数参考值，生成开关控制信号，以控制子直流极性变换电路模块正常工作。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
低压直流电压控制器，用于根据低压直流电压测量值与低压直流电压参考值，通过第一PI调节器生成第一低压直流电流参考补偿量；
电压平衡控制器，用于根据中压直流输出电压测量值与中压直流输出电压参考值，通过第二PI调节器生成第二低压直流电流参考补偿量；
电流控制器，用于根据低压直流电流测量值与低压直流电流参考补偿量，通过第三PI调节器生成移相比信息；
PWM调制器，用于根据移相比信息及全桥电路开关状态信息，生成开关控制信号。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求4-7任一项所述的方法的步骤。
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