具有并行或者串行结构的模块化静止变流器和分散的模块化控制

摘要

具有并行结构或者串行结构的静止变流器(502)包括并行或者串行布置的多个开关元件(22，24，26，28，30)，并且被通过相关联的控制模块(522，524，526，528，430)以分散方式控制，通过一系列的通信链路按照回路串在一起。每个控制模块(526)包括单个并且不同的局部单元，用于生成模块的三角载波(156)，所述模块控制其交织的相位的定位，仅仅作为两个相邻模块(524，528)的三角载波的信号。在并行结构情况下，每个控制模块(526)包括用于平衡支路电流的局部单元(266)和/或用于内部调节输出电压的AVP类型的单元(536)，并且在串行结构的情况下，包括用于平衡元件电压的局部单元和/或用于内部调节输入电流或者输出电流的ACP类型的单元。

说明书

背景技术

模块化静止变换器具有并行或者串行结构的模块化静止变流器和分散的 模块化控制(DMC)。

已知静止变流器的并串行结构具有并行或串行放置的多个开关元件。

在大多数情况下，这些元件需要集中控制构件来确定并且发送适用于调节 和平衡整个变流器结构的控制命令。

对于具有高输出电流、低输出电压和高输出动态的应用，并行结构提供了 显著的优势。最明显的应用是供电微控制器，其例如需要具有近似100A/ns动 态的处于接近1V电压的100A平均电流。这些闭合电源传统上被称为稳压器 模块(Voltage Regulator Modules，VRM)。

通过使用并行结构，在变流器的输入和输出处的电流波形上获得高表观频 率，这使得可以减少大量的滤波器。变流器的每个开关支路仅仅允许一小部分 的输出电流流动，这可以减少与支路电感有关的约束并且使用具有小电流口径 的快速开关。此外，因为并行布置电感，所以相当大地减少了电感储能，这可 以获得非常短的响应时间，以便对准瞬时负载变化作出正确的反应。

并行结构变流器的集中控制构件或者管理器被配置为执行三个功能。第一 个功能是提供脉宽调制(PWM)命令的交错。第二个功能是计算可以调节输 出电压的周期比率，在这里是微控制器的电压。第三功能是确定要对每个PWM 信号进行校正的校正量，以便均衡变流器支路的电流，每个支路向管理器提供 有关流经它的电流值的信息。

对于需要高电压变换因数或者必须确保低失真水平的转换应用，串行结构 提供了较多的优势。第一种应用属于将具有很低的值的直流电压增加到具有非 常高的值的直流电压的情形。这样的情形涉及产生具有大于50的放大因数的 升压器，这种因数是不能用周期比率太接近于1的开关元件结构获得的。第二 种应用属于需要低于3％的非常低失真程度(THD)的DC/AC和AC/DC转换 情形。在这种情形下，串行多元件方法使得可以尽可能地获得接近正弦信号的 电压波形。

通过使用串行结构，在变流器的输入和输出电压波形上获得高的表观频率， 这使得可以减少大量的滤波器。变流器的每个开关元件仅仅经受总输入电压中 的一小部分，这使得可以使用具有低电压口径的开关。

与并行结构变流器的管理器相类似，串行结构变流器的管理器被配置为执 行三个主要功能。第一个功能是提供脉宽调制(PWM)命令的交错。第二个 功能是计算使得它可以调节输出电流的周期比率。第三个功能是确定对每个 PWM信号进行的校正量，以便均衡变流器的基本元件的电压，每个元件向管 理器提供有关它所经受的电压值的信息。

应该注意的是，静止变流器的并行和串行结构是以电流属性和电压属性之 间对称存在的形式，彼此对偶的结构。

并行和串行结构换流器都存在需要实现大量互连使得可以提供集中管理 器和各种开关元件之间的链接的主要缺点。由此，在通过FPGA制成管理器的 情况下，组件管脚的数量限制了可以被控制的开关元件的数量。

由此，通过将集中管理器所执行的分散的计算和控制任务局部委托给用于 控制开关元件的邻近电路调用控制模块来搜索那些任务。

采取的第一步是使得通用控制模块能生成它自己的三角载波并且规定它 的相位，即，其是基于变流器的其他交错载波的时间位置。

在Marc Cousineau等人所著的题为“使用用于交错变流器控制的模块化方 法的三角载波自我对准”(“Triangular Carrier Self-Alignment Using Modular  Approach Modular Approach for Interleaved Converter Control”)(EPE2011:2011 年9月1日，英国伯明翰举行的功率电子学和应用的第14次欧洲会议(EPE 2011:14th European Conference on Power Electronics and Applications, Birmingham,UK,1st September 2011))的文献中描述了这种模块的生产。

技术问题是在控制模块内增加变流器控制功能的局部集成程度。

在并行结构的情况下，这涉及使得模块能够提供将它的分路电流值与变流 器的所有分路电流的平均值相均衡所必需的局部校正，并且能够确定它的支路 的局部周期比率值，使得所有模块最终施加等于通过Vref指定的输入设置点 值的输出电压值或者等于通过Iref指定的输入设置点值的电流值。

发明内容

为了实现这样的目的，本发明涉及具有并行结构的静止变流器，被设计成 通过电压源Vin供电，并且提供输出电流Iout，所述静止变流器包括

第一供电输入端子、第二供电输入端子、输出端子、并行布置的总数量为 q的电子开关元件、沿着第一端共同连接到输出端子的总数量为q的输出支路、 相同总数q的控制模块、在闭合回路中连接控制模块的q个通信链路的链，

每个电子开关元件，与单个并且不同的控制模块相关联，并且具有单个并 且不同的输出支路，通过相同的单个并且不同的整数排序来标识相关联的模块、 开关元件和输出支路，所述相同的单个并且不同的整数排序被针对通信链内的 定位i被包括在1和q之间，

在所述通信链内相邻并且具有各自的排序i，i+1的任意两个控制模块， 通过单个并且不同的通信链路L_i，i+1连接所述任意两个控制模块，

所述开关元件均包括串行连接的、单个并且不同的一对两个电子开关、第 一元件供电端子、第二元件供电端子和单个并且不同的中间输出端子，由串行 连接并且连接到相关联的输出支路的第二端的所述两个电子开关共享所述开 关元件，

所述第一元件供电端子和第二元件供电端子分别连接到所述第一供电输 入端子和第二供电输入端子，

每个控制模块分别包括用于生成唯一的三角电压载波的单个并且不同的 局部单元，

排序为i的任意控制模块的用于生成三角载波的局部单元被配置为仅基于 与排序为i的所述任意模块相邻的分别排序为i-1，i+1的两个模块的三角载波 的信号，来在所有交错的三角载波内控制它的交错相位的定位，由与任意模块 相邻的两个模块通过两个对应的通信链路提供所述三角载波的信号，i被包括 在1和q之间，其中当i等于1时i-1等于q，并且当i等于q时i+1等于1，

其特征在于：

每个控制模块分别包括用于平衡电流的单个并且不同的局部单元、和/或 AVP类型的、用于内部调节输出电压的单个并且不同的单元，

排序为i的任意模块的用于平衡电流的局部单元被配置为仅基于流经其模 块与排序为i的任意模块相邻的开关元件的两个输出支路的两个电流I_i-1，I_i+1的平均值与流经连接到与排序为i的任意模块相关联的开关元件的支路的电流 Ii的值之差，来确定周期比率校正di，

通过实现唯一的内部电压和/或电流回路以确定唯一的周期比率Di来配置 排序为i的任意模块的AVP类型的调节输出电压的内部单元，所述Di的确定 取决于流经连接到与排序为i的任意模块相关联的开关元件的支路的电流Ii 的值与取决于模块的排序i的斜率因数αi的乘积。

根据一个特定实施例，具有并行结构的静止变流器包括一个或多个以下特 征：

-每个控制模块包括用于平衡电流的局部单元和AVP类型的、用于调节 输出电压的内部单元，或包括用于平衡电流的局部单元同时不具有AVP类型 的、用于调节输出电压的内部单元，并且

当所述任意模块包括用于平衡电流的局部单元和AVP类型的、用于调节 输出电压的内部单元时，针对与任意模块i相关联的每个支路，提供流经所述 支路的电流Ii的单独测量，并且

当所述任意模块包括用于平衡电流的局部单元并且不具有AVP类型的、 用于调节输出电压的内部单元时，针对与任意模块i相关联的每个支路，提供 流经所述支路的电流Ii的单个测量，或者提供流经与所述任意模块相关联的 支路的电流和流经分别与相邻于所述任意模块的模块相关联的两个支路的电 流之间的两个差动测量。

-每个控制模块包括用于平衡电流的局部单元并且不具有AVP类型的、 用于调节输出电压的内部单元，并且

通过外部调节模块配置位于所述模块外部的主电压和/或电流调节回路， 以利用所述支路根据所述输出电压Vout的测量和/或输出电流Iout的测量、并 且根据参考电压Vref和/或参考电流Iref确定共模周期比率D，并且

排序为i的每个模块包括连接到所述外部调节单元以接收所述共模周期比 率D的接收端子、和单个并且不同的加法器，所述加法器用以计算校正的周 期比率D’i作为通过模块i的用于平衡电流的局部单元确定的周期比率校正di 和共模的周期比率D的总和。

-通过外部调节单元配置位于所述模块外部的并且是AVP类型的主电压 和电流调节回路，以利用支路根据所述输出电压Vout的测量、所述输出电流 Iout的测量、所述参考电压Vref和用于虚拟电流源的主斜率因数α来确定a 共模周期比率D，并且

排序为i的每个模块包括连接到所述外部调节单元以接收共模AVP周期 比率D的接收端子、和单个并且不同的加法器电路，所述加法器电路用以计 算校正的周期比率D’i作为通过模块i的用于平衡电流的局部单元确定的周期 比率校正di和共模AVP周期比率D的总和。

-每个控制模块包括用于平衡电流的局部单元和AVP类型的、用于调节 输出电压的内部单元，并且

AVP类型的、用于调节输出电压的每个内部单元包括AVP类型的、用于 调节电压的内部回路，被配置为根据所述输出电压Vout的测量、流经相关联 的支路的输出电流Ii的测量、参考电压Vref、和校正的斜率因数αi，确定唯 一的共模周期比率Di，

所述校正的斜率因数αi与这样的乘积成比例：所有模块共享的平均主斜 率因数α与由模块i的用于平衡电流的局部单元根据独立于所述模块的排序i 的成比例比率而确定的校正的因数V_ctrl(i)的乘积，

所述唯一的共模周期比率Di取决于参考电流Iref与这样的乘积之差：斜 率校正因数αi与测量的支路电流Ii的值的乘积，所述参考电流Irf与这样的 差成比例：参考电压Vref与根据所有模块上实质上相同的常数1/R而测量的 输出电压Vout的值之差。

-每个控制模块包括AVP类型的、用于调节输出电压的内部单元并且不 具有用于平衡电流的局部单元，并且

AVP类型的、用于调节输出电压的每个内部单元包括AVP类型的内部电 压调节回路，被配置为根据输出电压Vout的测量、流经相关联的支路的输出 电流Ii的测量、参考电压Vref、和唯一的电流源斜率因数αi，确定唯一的共 模周期比率Di，

所述唯一的斜率因数αi被调节为实质上等于所有模块共享的主斜率因数 值α，

所述唯一的共模周期比率Di取决于参考电流Iref与这样的乘积之差：所 述唯一的斜率因数αi和测量的支路电流Ii的值的乘积，所述参考电流Irf与 这样的差成比例：参考电压Vref与根据所有模块上实质上相同的常数1/R而 测量的输出电压Vout的值之差。

-具有任意排序i的每个模块、与该模块相邻的、排序为i-1，i+1的模块 和对应的通信链路L_i-1，i，L_i，i+1被配置为交换从排序为i的支路的电流I_i、排序 为i-1，i+1的相邻的支路的电流I_i+1，I_i-1、差动电流I_i-I_i-1和I_i+1-I_i、任意排序 为i的模块的三角载波的信号和与该模块相邻的排序为i-1，i+1的模块中获得 的与任意排序为i的模块有关系的相关信息。

-每个支路包括一个或多个平滑电感，任意两个相邻模块的两个支路的平 滑电感能够被耦合。

-排序为i的每个模块包括第一连接端口和第二连接端口，所述第一连接 端口和第二连接端口被配置为使用相同的接口外部连接到第一通信链路和第 二通信链路，并且内部连接到各个局部单元，并且

排序为i的每个模块包括用于将连接端口连接到局部单元/用于断开连接 端口到所述局部单元的连接的断开连接/连接单元，并且所述断开连接/连接单 元并行地用于端口相互之间的连接/断开连接，通过所述模块外部的控制信号 或者所述模块内部生成的内部信号，实现第一状态和第二状态之间的切换，在 所述第一状态中，端口连接到所述局部单元并且断开端口的连接，在所述第二 状态中，断开所述局部单元与所述端口的连接并且连接所述端口。

本发明还涉及一种具有串行结构和分散控制的静止变流器，被设计为能通 过电压供应发生器Vin和电流Iin供电，并且提供输出电压Vout和输出电流Iout， 所述静止变流器包括

第一供电输入端子、第二供电输入端子、输出端子，串行布置的总数量为 q的电子开关元件、相同总数q的控制模块、连接闭合回路的控制模块的q个 通信链路的链，

每个电子开关元件与单个并且不同的控制模块相关联，通过相同的单个并 且不同的整数定位排序i来标识电子开关元件和相关联的控制模块，其中，所 述排序i被包括在1和q之间，并且当所述开关元件连接得尽可能接近所述供 电输入端子的时候更大，

在所述通信链内相邻并且具有排序i，i+1的任意两个控制模块，通过单 个并且不同的通信链路L_i，i+1连接所述任意两个控制模块，

所述开关元件均包括单个并且不同的一对电子开关，通过单个并且不同的 浮地电容并行连接所述单个并且不同的一对电子开关，所述浮地电容位于所述 开关元件的输入处、当定位排序i与q不同时朝向供电输入端子，第一输入对 的输入端子连接到所述两个开关的输入并且连接到所述浮地电容，第二对的输 出端子连接到所述两个开关的输出，

每个控制模块分别包括用于生成唯一的三角电压载波的单个并且不同的 局部单元，

排序为i的任意控制模块的用于生成三角载波的局部单元被配置为仅基于 与排序为i的任意模块相邻的、分别排序为i-1，i+1的两个模块的、由与所述 排序为i的任意模块相邻的两个模块通过两个对应的通信链路提供的三角载波 的信号，来在所有交错的三角载波内控制它的交错相位的定位，其中i被包括 在1和q之间，当i等于1时i-1等于q，并且当i等于q时i+1等于1，

其特征在于：

每个控制模块分别包括用于平衡电压的单个并且不同的局部单元、和/或 ACP类型的用于内部调节输入电流的单个并且不同的单元，

排序为i的任意模块的用于平衡元件电压的局部单元被配置为仅基于分别 排序为i-1，i+1的其模块与排序为i的任意模块相邻的开关元件的两个元件电 压V_i-1，V_i+1的平均值与所述开关元件的元件电压Vi的值之差，来确定周期比 率校正di，其中排序为i的任意开关元件的元件电压Vi等于排序为i的开关元 件的差动输入电压Vai与差动输出电压Vbi之差，并且

通过实现唯一的内部电压和/或电流回路以确定唯一的周期比率Di来配置 排序为i的任意模块的ACP类型的调节输入或输出电流的内部单元，所述Di 的确定取决于这样的乘积：流经连接到与排序为i的任意模块相关联的开关元 件的支路的电压Vi的值与取决于模块的排序i的斜率因数αi的乘积。

根据特定的实施例，具有串行结构的静止变流器包括一个或多个以下的特 征：

-每个控制模块包括用于平衡元件电压的局部单元和ACP类型的用于调 节输入或输出电流的内部单元，或包括用于平衡元件电压的局部单元同时不具 有ACP类型的用于调节所述输入或输出电流的内部单元，并且

针对每个任意模块i，通过所述输入电压Vai的第一差动测量和输出电压 Vbi的第二差动测量提供对应开关元件的电压Vi的测量。

-每个控制模块包括用于平衡元件电压的局部单元同时不具有ACP类型 的用于调节输入或输出电流的内部单元，并且

通过外部调节单元配置位于模块外部的主电压和/或电流调节回路，以根 据所述输出电压Vout的测量和/或所述输入电流Iin或者输出电流Iout的测量、 并且根据参考电压Vref和/或参考电流Iref，确定共模周期比率D，并且

排序为i的每个模块包括连接到外部调节单元以接收所述共模周期比率D 的接收端子、和单个并且不同的加法器，所述加法器用以计算校正的周期比率 D’i作为通过模块i的用于平衡元件电压的局部单元确定的周期比率校正di和 共模的周期比率D的总和。

-过外部调节模块配置位于模块外部并且是ACP类型的主电压和电流调 节回路，以利用开关元件、根据输出电压Vout的测量、输入电流Iin或输出电 流Iout的测量、参考电流Iref和用于虚拟电流源的主斜率因数α确定共模周期 比率D，并且

排序为i的每个模块包括连接到所述外部调节单元以接收ACP共模周期 比率D的接收端、和单个并且不同的加法器，所述加法器用以计算校正的周 期比率D’i作为通过模块i的用于平衡元件电压的局部单元确定的周期比率校 正di和ACP共模的周期比率D的总和。

-每个控制模块包括用于平衡元件电压的局部单元和ACP类型的用于调 节输入电流的内部单元，并且

ACP类型的用于调节输入电流的每个内部单元包括ACP类型的用于调节 输入电流的内部回路，被配置为根据输入电流Iin的测量、排序为i的元件的 元件电压Vi的测量、参考电流Iref、和校正的反相斜率因数αi，来确定唯一 的周期比率Di，

校正的反相斜率因数αi与这样的乘积成比例：所有模块共享的电压源的 平均主反相斜率因数α与由模块i的用于平衡元件电压的局部单元根据独立于 所述模块的排序i的成比例比率而确定的校正的因数V_ctrl(i)的乘积，

对于排序为i的元件唯一的周期比率Di取决于参考电压Vref与这样的乘 积之差：排序为i的元件的测量的元件电压Vi的值与反相斜率因数αi的倒数 的乘积，所述参考电压Vref与这样的差成比例：所述参考电流Iref和根据常 数Z/R测量的输入电流Iin的值之差，其中所述常数Z/R对于所有控制模块实 质上相同。

-每个控制模块包括用于平衡所述元件电压的局部单元和ACP类型的用 于调节输出电流的内部单元，并且

ACP类型的用于调节输出电流的每个内部单元包括ACP类型的用于调节 电流的内部回路，被配置为根据所述输出电流Iout的测量、排序为i的元件的 元件电压Vi的测量、参考电流Iref和校正的反相斜率因数αi，确定唯一的周 期比率Di，

所述校正的反相斜率因数αi与这样的乘积成比例：所有模块共享的电压 源的平均主反相斜率因数α与通过模块i的用于平衡所述元件电压的局部单元 根据独立于模块的排序i的成比例比率而确定的校正因数V_ctrl(i)的乘积，

对于排序为i的元件唯一的周期比率Di取决于参考电压Vref和这样的乘 积之差：排序为i的元件的测量的元件电压Vi的值与校正的反相斜率因数αi 的倒数的乘积，所述参考电压Vref与这样的差成比例：所述参考电流Iref和 根据常数Z/R测量的输出电流Iout值的值之差，其中所述常数Z/R对于所有 控制模块实质上相同。

-每个控制模块包括ACP类型的用于内部调节输入电流的局部单元，同 时不具有用于平衡所述元件电压的局部单元，并且

所述ACP类型的用于调节输入电流的每个局部单元包括ACP类型的用于 调节电流的内部回路，被配置为根据输入电流Iin的测量、排序为i的元件的 元件电压Vi的测量、参考电流Iref和校正的电压源反相斜率因数αi，来确定 唯一的周期比率Di，

所述校正的反相斜率因数αi被调节为实质上等于由所有模块共享的主反 相斜率因数值α，

所述唯一的周期比率Di取决于参考电压Vref和这样的乘积之差：排序为 i的元件的测量的元件电压Vi的值与唯一的反相斜率因数αi的倒数的乘积， 所述电压Vref与这样的差成比例：所述参考电流iref和根据常数Z/R测量的 输入电流Iin的值之差，其中所述常数Z/R对于所有控制模块实质上相同。

-每个控制模块包括ACP类型的用于内部调节输出电流的局部单元，同 时不具有用于平衡元件电压的局部单元，并且

ACP类型的用于内部调节输出电流的每个局部单元包括ACP类型的用于 调节电流的内部回路，被配置为根据输出电流Iout的测量、排序为i的元件的 元件电压Vi的测量、参考电流Iref和校正的电压源反相斜率因数αi，确定唯 一的周期比率Di，

该校正的反相斜率因数αi被调节为实质上等于所有模块共享的主反相斜 率因数值α，

所述唯一的周期比率Di取决于参考电压Vref和这样的乘积之差：所述唯 一的反相斜率因数αi的倒数与排序为i的元件的测量的元件电压Vi的值的乘 积，所述电压Vref与这样的差成比例：所述参考电流iref和根据常数Z/R测 量的输出电流Iout的值之差，其中所述常数Z/R对于所有控制模块实质上相 同。

-具有任意排序为i的每个模块、与该模块相邻的、排序为i-1，i+1的模 块和对应的通信链路L_i-1，i，L_i，i+1被配置为交换从排序为i的元件的元件电压 V_i、排序为i-1，i+1的相邻元件的元件电压V_i+1，V_i-1、任意排序为i的模块的 三角载波的信号以及排序为i-1，i+1的与该模块相邻的模块中获得的与任意排 序为i的模块有关系的相关信息。

-排序为i的每个模块包括第一连接端口和第二连接端口，所述第一连接 端口和第二连接端口被配置为使用相同的接口外部连接到第一通信链路和第 二通信链路，并且内部连接到各个局部单元，并且

排序为i的每个模块包括用于将连接端口连接到局部单元/用于断开连接 端口到所述局部单元的连接的断开连接/连接单元，并且所述断开连接/连接单 元并行地用于端口相互之间的连接/断开连接，通过所述模块外部的控制信号 或者所述模块内部生成的内部信号，实现第一状态和第二状态之间的切换，在 所述第一状态中，端口连接到所述局部单元并且断开所述端口的连接，在所述 第二状态中，断开所述局部单元到所述端口的连接并且连接所述端口。

附图说明

在参考附图阅读单独提供作为示例的以下多个实施例的描述时，将更好地 理解本发明，在附图中:

-图1是根据本发明的具有并行结构和DMC的静止变流器的第一一般实 施例的视图；

-图2是根据本发明的具有并行结构和DMC的静止变流器的第二实施例 的视图，所述第二实施例来源于在图1中描述的第一一般实施例，并且在第二 实施例中中电压和输出电流的外部调节是通过外部回路和模块实现的，控制的 交错和分路电流的平衡是通过用于平衡分路电流的局部单元实现的；

-图3显示了用于实现图2中描述的、通过局部电流平衡单元电流来平衡 分路电流的整体图；

-图4显示了用于通过图2中描述的外部回路和模块实现电压和输出电流 的外部调节的示意图；

-图5显示了用AVP(自适应电压定位)类型的外部调节模块代替在图4 中描述的外部调节的替选结构实施例；

-图6是使用运算放大器进行的在图5中描述的AVP类型的用于外部调节 的外部模块实施例的视图；

-图7显示了来源于图2中描述的第一实施例的、具有并行结构和DMC 的静止变流器的第三实施例，并且在第三实施例中每个控制模块具有用于控制 命令的交错的AVP类型的局部内部调节单元和用于平衡输出电流的局部单元；

-图8是通过图7的具有DMC的静止并行结构变流器并且对于每个控制 模块实现的与分路电流的局部平衡相耦合的AVP类型的内部局部调节的视图；

-图9是来源于图2的第一实施例和图7的第三实施例的具有并行结构的 变流器的第四实施例的视图，在第四实施例中每个控制模块具有用于调节AVP 类型的输出电压的内部设备，同时不具有用于平衡分路电流的局部单元；

-图10是实现图9中描述的AVP类型的局部内部电压调节的示意图；

-图11是用于在从通信链中去除模块的情况下、应用于三角载波生成函数 的对模块之间的通信链的自动重配置装置的一个示例的视图；

-图12是控制模块的通信接口和在通信链内、在相邻的模块之间交换数据 的示例；

-图13是其中使用磁耦合的支路的输出平滑电感的一个特定配置、以及两 个相邻的输出支路的电流的差动测量模测量方式的视图；

-图14和15是根据本发明的具有串行结构和DMC的静止变流器的第一 一般实施例的视图；

-图16是具有图14和15的串行结构的静止变流器的、排序为i的开关元 件的总体视图，在图16中显示了使得可以获得排序为i的元件的元件电压的 可测量参数；

-图17是来源于图14和15中描述的第一一般实施例的根据本发明的具有 串行结构和DMC的静止变流器的第二实施例的视图，在图17中通过外部回 路和电路实现电压和输出电流的外部调节，通过局部单元实现开关元件的元件 电压的平衡和命令的交错；

-图18显示了通过图17中描述的模块和外部回路实现对元件电压的平衡 和对电压和输出电流的外部调节的总体示意图；

-图19是来源于图15的第一实施例的、具有串行结构和DMC的静止变 流器的第三实施例的视图，在图19中每个控制模块具有ACP(自适应电流定 位)类型的用于输入电流的内部调节的、用于管理命令的交错的局部单元和用 于平衡开关元件的元件电压的局部单元；

-图20是用于为具有图19的串行结构的静止变流器实现ACP类型的、用 于输入电流的局部内部调节的并且局部平衡开关元件的元件电压的DMC的示 意图；

-图21是使用运算放大器进行的图20中描述的ACP类型的输入电流的内 部局部调节的实施例的视图；

-图22是来源于图19的第三实施例的、具有串行结构和DMC的静止变 流器的第四实施例的视图，在途22中每个控制模块具有用于ACP类型的输出 电流的内部调节、用于管理命令的交错的局部单元和用于平衡开关元件的元件 电压的局部单元；

-图23是通过具有图22的串行结构的静止变流器实现ACP类型的输出电 流的内部局部调节并且用于开关元件的元件电压的局部平衡的示意图；

-图24是来源于图19的第三实施例的、具有串行结构的静止变流器的第 五实施例的视图，在图24中每个控制模块具有用于ACP类型的输入电流的内 部调节的局部单元、用于管理命令的交错的设备，同时不具有用于平衡开关元 件的元件电压的局部单元；

-图25是通过图24的具有串行结构的静止变流器来实现ACP类型的输入 电流的局部内部调节、同时不具有用于平衡开关元件的元件电压的局部单元的 视图；

-图26显示了来源于图22的第四实施例的、具有串行结构和DMC的静 止变流器的第六实施例，在图26中每个控制模块具有用于ACP类型的输出电 流的内部调节的局部单元、用于管理命令的交错的设备、并且不具有用于平衡 开关元件的元件电压的局部单元；以及

-图27显示了通过图26的具有串行结构的静止变流器来实现ACP类型的 输出电流的局部内部调节、同时不具有用于平衡开关元件的元件电压的局部平 衡单元的DMC的视图。

具体实施方式

根据图1，具有并行结构2的静止变流器包括第一供电输入端子4和第二 供电输入端子6，其以电压Vin连接到未显示的电源，第二供电输入端子6被 连接到地面8。

静止变流器2包括输出端子10，其连接到输出负载14的第一端12，其中， 以并行放置的具有值Cout的输出电容16和具有值Rout的输出电阻18对所述 输出负载14进行建模，输出负载14的第二端20连接到地面8，并且输出电 流Iout流经输出电阻。

静止变流器2还包括:

-并行布置的总共整数q的开关元件22、24、26、28、30，

-相同总数q的输出支路32、34、36、38、40，它们在第一端42、44、46、 48、50共同连接到输出端子10，

-相同总数q的控制模块52、54、56、58、60，

-通信链61，具有相同数量q的通信链路62、64、66、68、70、72，它们 以菊花链方式连接控制模块52、54、56、58、60。

通常，总数q大于或等于3。

每个电子开关元件分别与单个并且不同的控制模块相关联并且与单个并 且不同的输出支路相关联。

通过包括在1和q之间的通信链中的相同的单个并且不同的整数定位排序 来识别彼此相关联的任意控制模块、任意开关元件、任意输出支路。

以图1为例，开关元件、控制模块和输出支路的总共共享数量q为大于或 等于7。仅仅显示了五个模块:第一控制模块52具有的排序i等于1；第二模块 56是通用模块，具有当前索引排序i；第三模块54具有索引为i-1的排序并且 是通信链61中通用模块56前面的相邻的通用模块；第四模块58具有索引为 i+1的排序并且是链中通用模块56之后的相邻的通用模块；以及第五控制模块 60具有的排序i等于q并且是排序为1的第一通用模块52前面的相邻的模块。

通过单个并且不同的通信链路连接通信链61中分别具有的排序i和i+1 的通信链61中的任意两个相邻控制模块，用Li，i+1表示。

应当注意，在具有三个控制模块和三个开关元件的最小结构的变流器中， 在排序为3的模块之后的相邻的模块排序为1，并且在模块排序1前面的相邻 的模块排序是模块排序3。

还应当注意，定位排序i仅仅取决于组成通信链61的回路内的控制模块 的连接设置的顺序，并且不取决于开关元件相对于彼此的相对空间布置所设定 的顺序。

开关元件22；24；26；28；30分别包括串行连接的单个并且不同的一对 电子开关80；82，84；86，88；90，92；94，96；98；第一供电端子102；104； 106；108；110；第二供电端子112；114；116；118；120和单个并且不同的 中间输出端子122；124；126；128；130分别由两个相关联的电子开关80； 82，84；86，88；90，92；94，96；98共享并且分别连接到相关联的输出支 路32、34、36、38、40的第二端132；134；136；138；140。

第一元件供电端子102；104；106；108；110和第二供电端子122；124； 126；128；130被分别连接到第一供电输入端子4和第二供电输入端子6。

每个控制模块52、54、56、58、60分别包括用于对应于开关元件22、24、 26、28、30的两个开关的放大的驱动单元142、144、146、148、150和用于 生成唯一的三角电压载波的单个并且不同的局部的单元152、154、156、158、 160。

具有当前排序i的、用于生成任意控制模块的三角载波的每个局部单元被 配置为仅仅基于与排序为i的任意模块相邻的、并且分别具有排列i-1，i+1的 两个模块的三角载波的信号来在所有的交错的三角载波内控制它的交错相位 的位置，其中所述两个模块的三角载波的信号是通过两个相邻的模块i-1，i+1 通过两个对应的通信链路L_i-1和L_i+1向具有排序为i的任意模块提供的。位置 为i的排序被包括在1和q之间，其中，当i等于q时，i-1等于q，并且当i 等于q时，i+1等于1。

由此，例如，用于生成排序为1的第一控制模块52的三角载波的局部单 元152被配置为仅基于所述第一控制模块52的两个相邻模块(排序分别为q， 2)的三角载波的信号，在所有交错的三角载波以内控制它的交错相位的位置， 其中所述两个相邻模块的三角载波是由与第一模块52相邻的两个模块q，2 通过两个对应的通信链路72，62(用L_q，1和L_1，2表示)提供的。

同样地，用于生成排序为q的第五控制模块60的三角载波的局部单元160 被配置为仅基于所述第五控制模块60的两个相邻模块(排序分别为q-1，1) 的三角载波的信号，在所有交错的三角载波以内控制它的交错相位的位置，其 中所述两个相邻模块的三角载波是由与具有排序q的第五模块160相邻的相同 的两个模块q-1，1通过两个对应的通信链路71，72(用L_q-1，q和L_q，1表示) 提供的。

每个控制模块52、54、56、58、60包括用于平衡电流的局部单元(在图 1中未显示)和/或用于调节AVP类型的输出电压的内部单元(在图1中未显 示)。

用于平衡排序为i的任意模块的电流的每个局部单元被配置为仅仅基于用 I_i-1，I_i+1表示的、流经开关元件(其模块与排序为i的任意模块相邻)的两个 支路的两个电流的平均值与流经连接到与排序为i的任意模块相关联的开关元 件相连接的支路的电流Ii的值之差来确定周期比率校正di。

通过实现唯一的电压和/或电流回路确定唯一的周期比率Di来配置调节任 意模块i的AVP类型的输出电压的每个内部单元，Di的确定取决于流经连接 到与任意模块相关联的开关元件的支路的电流Ii的值与取决于模块的排序i 的斜率因数αi的乘积。调节这个因数αi使得可以通过AVP类型调节实现特 征斜率V_out＝f(I_out)的正确调节。

具有排序1、i-1、i、i+1、q的每个输出支路32、34、36、38、40包括至 少一个平滑电感(分别用182、184、186、188、190表示)、一小部分流经支 路的输出电流(分别用I₁，I_i-1，I_i，I_i+1，I_q表示)、在这里彼此间不耦合的任意 两个相邻的支路的电感。

由此，在每个模块中结合AVP类型输出电压调节、平衡分路电流和生成 载波并且管理它们的交错，使得可以获得包括任意数量q的开关元件的并行变 流器的完全分散的控制。从此不再需要任意集中化的控制构件。

根据图2，静止变流器的DMC的第二实施例202包括与图1中描述的部 件相同的部件，它们用相同的参考数字并且被布置为相同的结构。

具有并行结构的静止变流器202包括控制模块252、254、256、258、260， 每个与单个并且不同的输出支路32、34、36、38，40相关联，并且分别具有 相同的放大的驱动单元142、144、146、148、150和用于生成唯一的三角电压 载波的相同的局部单元152、154、156、158、160。

每个控制模块252、254、256、258、260分别包括用于平衡电流262、264、 266、268、270的局部单元，同时不具有用于内部调节AVP类型的输出电压 的局部单元。

用于平衡排序为i(i从1到q进行变化)的任意模块的电流的每个局部单 元被配置为仅仅基于流经开关元件(其模块与任意模块相邻)的两个支路的两 个电流I_i-1，I_i+1的平均值与流经连接到与任意模块相关联的开关元件相连接的 支路的电流Ii的值之差来确定周期比率校正di。

静止变流器202包括主外部电压和电流回路280，其中，输出电压Vout 和输出电流Iout是可观察的，分别通过电压接头281和电流接头282捕获它 们的图像。

静止变流器202包括外部调节模块286，其具有第一输入端子288，第二 输入端子289和输出端子290。

第一输入端子288和第二输入端子289分别连接到电压接头281和电流接 头282以接收代表输出电压Vout的测量信号和代表输出电流Iout的测量信号。

用于外部调节286的外部模件被配置为根据输出电压Vout的和输出电流 Iout的以及根据参考电压Vref来确定用于输出支路的共模周期比率D。

外部调节模块286的输出端子290以共享的方式通过相关联的单个并且不 同的输入端子292、294、296、298、300连接到每个局部控制模块252、254、 256、258、260，以向开关元件22、24、26、28、30提供相同的共模周期比率 D。

与模块252、254、256、258、260相关联的具有配合的排序1，i-1，i，i+1， q的每个支路32、34、36、38、40在这里包括单个并且不同的独立接头302、 304、306、308、310，用于测量分别流经输出支路32、34、36、38、40的电 流I₁，I_i-1，I_i，I_i+1，I_q。

每个独立电流302、304、306、308、310在这里连接到它的相关联的控制 模块252、254、256、258、260，以向用于平衡电流262、264、266、268、270 的局部单元提供对应的输出支路32、34、36、38、40的电流测量I₁，I_i-1，I_i， I_i+1，I_q。

替选地，当一组模块252、254、256、258、260中的任意控制模块(例如 具有排序i的模块256)包括用于平衡电流266的局部单元、同时不具有用于 AVP类型的输出电压的内部调节的单元时，即图2中的情况时，排序为i的相 关联的支路36包括流经支路36的电流Ii之间的两个差动测量接头并且流经 两个支路34、38的电流I_i-1，I_i+1分别与相邻于模块36的模块254、258相关 联。

每个控制模块252、254、256、258、260包括相关联的单个并且不同的加 法器，以计算校正的周期比率D’₁，D’i_-1，D’i，D’i₊₁，D’_q，作为共模周期比 率D的总和并且通过用于平衡对应电流262、264、266、268、270的局部单 元确定各自的周期比率校正d₁，d_i-1，d_i，d_i+1，d_q。

由此，在每个模块中结合用于平衡分路电流和生成载波并且管理它们的交 错的功能，可以相当大地减少集中控制构件与开关元件之间所需的连接器技术。 在一种情况下，承载有在外部电路中计算的共享的共模周期比率信息的单个电 线是必需的。以电压的形式传送这个信息。

根据图3，图2的静止变流器202的简化示意图312提供了实现通过图2 中描述的用于平衡电流的局部单元来平衡输出支路的电流的更详细的图解。

这里，仅仅显示了分别与排序分别为i-1、i、i+1的控制模块264、266、 268相关联的用于平衡电流264、266、268的局部单元。

用于平衡电流264、266、268的每个局部单元分别被配置为根据分别环绕 电流I_i-1，I_i，I_i+1并且分别由连接对(L_i-2,i-1；L_i-1,i)，(L_i-1,i；L_i,i+1)和(L_i,i+1；L_i+1,i+2) 提供的相邻电流(I_i-2，I_i)，(I_i-1，I_i+1)，(I_i，I_i+2)的测量对数据，分别确定 局部平均电流(I_i-2+I_i)/2，(I_i-1+I_i+1)/2，(I_i+I_i+2)/2。

每个局部电流平衡单元264、266、268分别包括单个并且不同的减法器， 以计算差异信号ε_i-1，ε_i，ε_i+1，其中对于给定i：

${ϵ}_i=\frac{(I_{i-1}+I_{i+1})}{2}-I_i,$

I_i是流经与排序为i的控制模块相关联的支路的电流，

I_i-1和I_i+1是流经与依据在通信链61中的位置排序为i-1和i+1、与排序为 i的控制模块相邻的控制模块相关联的支路的电流。

用于平衡电流264、266、268的每个局部单元还包括单个并且不同的变换 滤波器，其特征在于它的唯一传递函数CΔI_i-1(p)，CΔI_i(p)和CΔI_i+1(p)，将差异 信号ε_i-1，ε_i和ε_i+1转换为对应的周期比率校正d_i-1，d_i和d_i+1。

对应于控制模块254、256、258的每个放大的驱动单元144、146、148 包括单个并且不同的相关联的加法器，以计算校正的周期比率D'_i-1，D'_i，D'_i+1分 别等于D+d_i-1，D+d_i，D+d_i+1，D表示图1中描述的用于外部调节的外部模件286 所提供的共享的周期比率。

根据图4，更详细地描述通过图2中描述的外部回路和模块286实现输出 电压和电流Vout、Iout的外部调节的结构。

作为示例，排序为i的控制模块256被部分地显示有它放大的驱动单元146 和它的用于平衡电流266的局部单元。

还显示了放大的驱动单元146、用于平衡电流266的局部单元和用于外部 输出电压和电流调节的外部模块286之间的交互接口。

在这里，外部输出电压Vout调节模块286是传统的缺少AVP类型的外部 控制的形式，并且包括第一减法器314，其具有两个正负输入，分别用+和-符 号表示；第一滤波器316，用于将共模误差电压ε_V转换为参考电流Iref；第二 减法器318，其具有两个正负输入，分别用+和-符号表示；以及第二滤波器320， 用于将共模误差电流ε_I转换为开关元件22、24、26、28的共模周期比率D和 对应的输出支路。

用于平衡电流266的局部单元的结构与图3中描述的相同，用于计算局部 差动电流信号ε_i的减法器，和变换滤波器，其特征在于它的唯一传递函数 CΔI_i(p)，以将差动电流信号ε_i转换为对应的周期比率校正d_i，分别用参考数字 326、336表示。

放大的驱动单元结构146和图3中描述的相同，用于计算等于D+d_i的校 正的周期比率D'_i的加法器，在这里用参考数字346表示，并且具有通过不同 的+号表示的第一和第二输入端子。第一输入端子被连接到外部调节单元286， 以接收共享周期比率D，同时，第二输入端子被连接到用于平衡电流266的局 部单元，以接收对应于排序为i的控制模块的周期比率校正d_i。

当外部调节模块286工作时，第一减法器314计算预定的参考电压Vref 和通过测量接头281测量的输出电压Vout之差。形成共模误差电压ε_V的这个 差被特征为C_V(s)表示的传递函数的第一变换滤波器316转换为参考电流Iref。

参考电流信号Iref和电流接头282测量的变流器的输出电流Iout的信号被 分别插入到第二减法器318的正输入端子和负输入端子。

第二减法器318计算参考电流信号Iref和输出电流信号Iout之差 (Iref-Iout)，以形成共模误差电流ε_I。通过特征为C_I(s)表示的传递函数的第二 变换滤波器320将共模误差电流ε_I转换为共模周期比率D。

替选地，外部调节装置286没有AVP类型的内部控制，并且基于输出电 压的测量进行外部输出电压调节或者基于输出电流的测量进行外部输出电流 调节中的任一个完成外部调节。

根据图5，显示了图4中描述的输出电压Vout和输出电流Iout的外部调 节的实施例的替选结构，其中，用AVP类型的外部调节模块386替代了传统 的外部模件286。

与外部调节模块286类似，外部模件386同样包括具有两个输入的第一减 法器314和具有两个输入的第二减法器318。

外部调节模块386包括第一滤波器396，用于将共模误差电压ε_V转换为参 考电流Iref，与第一滤波器316一样连接在第一减法器314和第二减法器318 之间，并且在这里，所述第一滤波器的传递函数C_V(s)是成比例类型的特定函 数，其增益等于1/R，R是第一预定常数。

外部调节模块386包括第二滤波器397，用于将共模误差电流ε_I转换为输 出支路的共模周期比率D，与第二滤波器316一样连接在第二减法器318和输 出端子之间，所述输出端子被设计为向驱动单元的加法器，尤其是图5所示的 加法器346提供相同的共模周期比率D。在这里，表征第二滤波器397的传递 函数C_I(s)是等于1/Cp的积分器类型的特定函数，其中p表示拉普拉斯算子， 并且C表示第二预定常数。

外部调节模块386还包括具有斜率因数α的成比例的电路398，以在第二 减法器318的负输入处生成电流校正源α.Iout作为输出。在这里通过倍增器 398显示具有斜率因数α的成比例的电路398，其通过第一输入400连接到输 出电流接头282并且通过在第二输入402处插入来设置它的斜率因数α。

在图6中，在图5中描述的外部调节模块例如通过电子电路406制成，其 核心是运算放大器410，所述运算放大器具有用于输入电压的第一负输入412， 用于输入电压的第二正输入414以及输出端子415。

电子电路406包括连接到第二正端子414的调节的参考电压Vref源416， 以及具有值R的输入电阻418，该输入电阻418使第一端连接到第一负端子 412并且使第二端连接到用于测量输出电压的接头，以接收对应的测量信号 Vout。

电子电路406还包括具有值C的电容410，连接在运算放大器410的输出 端子415和第一负端子412之间的反馈，并且通过输出电流Iout线性地调节 电流发生器α.Iout，即用斜率因数α线性地调节负载14的电流。

在静止运行条件下，输出电压Vout验证如下关系:

V_out＝V_ref-α.R.I_out   (关系1)

在动态运行条件下，表示共模周期比率D的电压V_D验证如下关系:

$V_D\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{V_{\mathrm{out}}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\alpha .I_{\mathrm{out}}\left(p\right)$   (关系2)，

其中，p表示拉普拉斯算子。

在图7中，根据本发明的静止变流器的DMC的第三实施例502源自于图 2中描述的第一环境，其中，与在图1中描述的部件相同的部件承载相同的参 考数字。

静止变流器502包括控制模块522、524、526、528、530，它们分别替换 图2中描述的控制模块252、254、256、258、260，并且分别与输出支路32、 34、36、38、40相关联。

与图2的静止变流器202类似，每个控制模块522、524、526、528、530 分别包括相同的局部单元152、154、156、158、160，用于生成唯一的三角电 压载波，并且包括相同的用于平衡分路电流的局部单元262、264、266、268、 270。

与图2的静止变流器202不同，每个控制模块522、524、526、528、530 包括用于输出电压的内部调节的AVP类型的局部单元532、534、536、538、 540和与图2的放大的驱动单元142、144、146、148、150不同的放大的驱动 单元542、544、546、548、550。

与图2的静止变流器202不同，放大的驱动单元542、544、546、548、 550是已经去除了输入加法器的图2的放大的驱动单元142、144、146、148、 150。

与图2的静止变流器202不同，用于输出电压Vout和电流Iout的外部共 模调节的主回路280和用于外部调节的外部模块286被去除，并且被在控制模 块522、524、526、528、530内实现的多个AVP类型的内部局部调节替代。

然而，内部局部调节的限制需要将与通过测量接头281获得的用于变流器 502的输出电压有关的信息分布到所有控制模块。

为了这个目的，变流器包括形成总线551的网络，该总线用于将输出电压 信息Vout提供给单个并且分别不同的输入端子552、554、556、558、560中 的每个控制模块522、524、526、528、530。

用于内部调节AVP类型的输出电压的每个局部单元532、534、536、538、 540分别包括AVP类型的单个并且不同的内部电压调节回路，被配置为根据 输出电压Vout的测量、流经对应的输出支路32、34、36、38、40的分别的输 出电流I₁，I_i-1，I_i，I_i+1，I_q的测量、参考电压Vref和校正的唯一斜率因数α₁，α_i-1， α_i，α_i和α_q.确定唯一的周期比率D₁，D_i-1，D_i，D_i+1，D_q。

每个校正的斜率因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q与预定参考主斜率因数αd₁与各 自的周期比率d_i-1，d_i，d_i+1，d_q的乘积成比例，通过用于平衡对应电流的局部单 元262、264、266、268、270根据独立于排序为i的控制模块的比例因数而确 定。

与控制模块相关联的每个唯一的周期比率Di(i从1到q变化)取决于参 考电流Iref与斜率校正因数α_i与输出支路的电流的测量值I_i的乘积α_i.I_i之差， 根据比例常数1/R，参考电流Iref与参考电压Vref和测量的输出电压Vout的 值之差成比例。

在图8中，更详细地描述了用于内部调节AVP类型的输出电压的局部单 元532、534、536、538、540所实现的输出电压Vout的内部局部调节的结构。

作为例子并且简化8，仅仅对排序为i的控制模块526部分地显示它的放 大的驱动单元546、它用于平衡电流266的局部单元和它用于内部调节输出电 压Vout的内部单元536。

还显示了放大的驱动单元546、用于平衡电流266的局部单元和用于内部 调节输出电压Vout的局部单元536之间的交互接口。

用于平衡电流266的局部单元的结构与图4和图5中描述的结构相同。

放大的驱动单元546的结构与图4和图5中描述的结构相同。

用于内部调节输出电压的局部单元536包括具有正极564和负极566两个 输入(在图8中分别用+和-符号标记)的第一减法器562，用于将共模误差电 压ε_V转换为参考电流Iref的成比例类型的第一变换滤波器568，具有正极572 和负极574两个输入(分别用+和-符号标记)和输出端子576的第二减法器 570，以及专门用于排序为i的模块的、用于将共模误差电流ε_I转换为周期比 率Di的积分器和转换类型的第二滤波器320，所述第一减法器562、第一变换 滤波器568、第二减法器570和第二滤波器320串行连接。

第一成比例类型滤波器568的传递函数被写成1/R，R是预定常数。

第二积分器类型滤波器578的传递函数被写成1/Cp，C是预定常数并且p 是拉普拉斯算子。

用于内部调节输出电压的局部单元536还包括用于调节平均斜率因数α 以生成具有值α_i作为输出的校正斜率因数的成比例电路580。在实践中，成比 例电路580是常数-增益放大器a，在其输入处连接到用于平衡电流266的局部 单元的输出。在图8中，通过第一倍增器580显示成比例电路580，其具有第 一输入582，连接到用于平衡电流266的局部单元；第二输入402，用于接收 设置的平均斜率因数a；以及输出端子586。

用于内部调节输出电压的局部单元536还包括第二倍增器590，其具有第 一输入端子592，连接到成比例电路580的输出端子586；第二输入端子594， 连接到用于流经排序为i的支路的电流I_i的测量接头；以及输出端子596，连 接到第二减法器570的负端子574。

当用于内部调节的局部单元536工作时，第一减法器562计算预定参考电 压Vref和通过电压测量接头281测量的输出电压Vout之差。通过特征为其传 递函数1/R的第一变换滤波器568将这个形成共模误差电压ε_V的差转换为参考 电流Iref。

用于平衡排序为i的电流266的局部单元输送斜率校正信号Vctr(i)，接 下来将该斜率校正信号Vctr(i)乘以平均斜率因数α以生成具有值α_i的校正 斜率因数作为第一倍增器580的输出。

接收校正斜率因数α_i的值和流经排序为i的支路的电流I_i的值的第二倍增 器590计算乘积α_i.I_i，该乘积被提供给第二减法器570。

用于内部调节输出电压的局部单元536例如是由具有与图6中描述的结构 相同的结构的电子电路制成的。该电路的核心是运算放大器，其具有第一负极 输入电压端子，第二正极输入电压端子和输出端子。

电子电路包括连接到第二正端子的调节的参考电压Vref源，以及具有值R 的输入电阻，该输入电阻使第一端连接到第一负端子并且使第二端连接到用于 测量输出电压的接头，以接收对应的测量信号Vout。

电子电路还包括连接在运算放大器的输出端子与第一负端子之间的反馈 中的、具有值C的电容，和用于生成由流经排序为i的支路的电流I_i线性调节 的电流α_i.I_i的发生器。校正的斜率因数α_i取决于所有模块共享的平均斜率因数 α和专用于排序为i的模块的斜率校正因数Vctr(i)。斜率校正因数Vctr(i) 取决于流经排序为i的支路的电流I_i的局部平衡，其中所述排序为i的支路的 两个相邻电流I_i-1，I_i+1流经排序为i-1和i+1的支路。

在静止运行条件下，输出电压Vout验证以下关系:

V_out＝V_ref-α_i.R.I_i   (关系3)

在动态工作条件下，表示共模周期比率D_i的电压V_Di验证如下关系:

$V_{\mathrm{Di}}\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{V_{\mathrm{out}}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.{\alpha }_i.I_i\left(p\right)$   (关系4)

其中，p表示拉普拉斯算子。

在图9中，显示了来源于图7中描述的第三实施例的、根据本发明的静止 变流器的DMC的第四实施例702，其中用相同的参考数字表示与图7中描述 的部件相同的部件。

静止变流器702包括控制模块722、724、726、728、730，它们分别替换 分别与输出支路32、34、36、38、40相关联的控制模块522、525、526、528、 530。

与图7的静止变流器502类似，每个控制模块722、724、726、728、730 分别包括用于生成唯一的三角电压载波的相同的局部单元152、154、156、158、 160，和相同的放大的驱动单元542、544、546、548、550。

与图7的静止变流器502类似，AVP类型的内部局部调节的实现需要通 过总线551将与测量接头281获得的变流器702的输出电压Vout有关的信息 分布给所有控制模块722、724、726、728、730。

与图7的静止变流器502不同，每个控制模块722、724、726、728、730 没有用于平衡电流的局部单元并且包括用于内部调节AVP类型的输出电压的 局部单元732、734、736、738、740。

用于内部调节AVP类型的输出电压的每个单元732、734、736、738、740 分别包括单个并且不同的AVP类型的内部电压调节回路，其被配置为根据输 出电压Vout的测量、流经对应输出支路32、34、36、38、40的各自的输出电 流I₁，I_i-1，I_i，I_i+1，I_q的测量、参考电压Vref和实质上等于相同的预定平均斜 率因数α值的唯一的斜率因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q来确定唯一的周期比率D₁、 D_i-1、D_i、D_i+1、D_q。

与控制模块相关联的每个唯一的周期比率Di(i从1到q变化)取决于参 考电流Iref和实质上等于α的斜率因数α_i与支路的电流的测量值I_i的乘积α_i.I_i之差，参考电流Iref与参考电压Vref和根据比例常数1/R而测量的输出电压 Vout的值之差成比例，对于所有的控制模块实质上相同。

由此并且自然地，在每个支路上的AVP类型的电压调节提供了支路电流 的自然平衡。然而，可以在每个模块的电子部件的值之间存在细微的不相同以 导致分路电流的细微偏差。如果这些偏差是可容忍的(换流器具有彼此不耦合 的电感的情况下)，AVP类型的输出电压调节功能的每个模块中的结合和用于 产生具有管理载波交错的载波产生功能使得可以获得对于包括任意数量q的 开关元件的并行变流器的完全分散控制。从此不再需要任何集中化控制构件。

根据图10，更详细地描述通过用于内部调节AVP类型的输出电压的局部 单元732、734、736、738、740实现的输出电压Vout的内部局部调节的结构。

作为例子并且为了简化图10仅仅部分地显示了排序为i的控制模块726 的放大的驱动单元546和它的用于内部调节输出电压的局部单元736。

还显示了放大的驱动单元546和用于内部调节输出电压Vout的局部单元 536之间的交互接口。

用于内部调节AVP类型的输出电压的局部单元736是图8的用于内部调 节AVP类型的输出电压的局部单元536，其中已经去除了连接到用于平衡电 流的局部单元的成比例电路(即第一倍增器580)。

倍增器590变成单个倍增器，其中第一输入端子592接收专用于实质上等 于单个平均斜率因数α的斜率因数α_i的设置点，并且其中第二输入端子594 被连接到用于流经排序为i的输出支路的电流I_i的测量接头306。

当用于内部调节的局部单元736工作时，第一减法器562计算预定参考电 压Vref和通过电压测量接头281测量的输出电压Vout之差ε_V。通过特征为其 传递函数1/R的第一变换滤波器568，将这个形成共模误差电压的差ε_V转换为 参考电流Iref。

接收实质上等于所有控制模块共享的值α的设置点斜率值α_i的值、并且接 收流经排序为i的支路的电流I_i的值的倍增器590计算乘积α.I_i，该乘积被提 供至第二减法器570。

用于内部调节输出电压的局部单元736例如是由具有与图6中描述的相同 结构的电子电路制成的。该电路的核心是运算放大器，其具有第一负极输入电 压端子、第二正极输入电压端子和输出端子。

电子电路包括连接到第二正端子的调节的参考电压Vref源，以及具有值R 的输入电阻，该输入电阻使第一端连接到第一负端子并且使第二端连接到用于 测量输出电压的接头，以接收对应的测量信号Vout。

电子电路还包括连接在运算放大器的输出端子与第一负端子之间的反馈 中的、具有值C的电容，和用于生成由流经排序为i的支路的电流I_i线性调节 的电流α.I_i的发生器。

在静止运行条件下，输出电压Vout验证以下关系:

V_out＝V_ref-α.R.I_i   (关系5)

在动态工作条件下，表示共模周期比率D的电压V_D验证如下关系:

$V_D\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{V_{\mathrm{out}}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\alpha .I_i\left(p\right)$   (关系6)

其中，p表示拉普拉斯算子。

图11显示了模块之间的通信链的自动重配置、应用于三角载波生成函数 的一个示例性实施例。

具有这种自动重配置功能的排序为i的控制模块856包括用于生成模块 856的三角载波的信号tr(i)的生成单元860，以及相关联的开关元件26的 放大的驱动单元862。

控制模块856包括具有输入/输出端子的第一端口864和具有输入/输出端 子的第二端口866，分别连接到通信链路L_i-1,i和通信链路L_i,i+1。

第一端子端口864包括第一输出端子868和第二输入端子870，其中第一 输出端子868被设计为递送由排序为i的模块的载波生成单元860生成的表示 为tr(i)的三角载波的信号，第二输入端子870被设计为接收由前面排序i-1 的相邻模块的载波生成单元生成的表示为tr(i-1)的三角载波的信号。

第二端子端口866包括第三输入端子872和第四输入端子874，其中第三 输入端子872被设计为接收由后续排序为i+1的相邻模块的载波生成单元生成 的表示为tr(i+1)的三角载波的信号，第四输入端子874被设计为递送由排 序为i的模块的载波生成单元860生成的三角载波的信号tr(i)。

控制模块包括第五输出端子876，连接到放大的驱动单元862和相关联的 开关元件26，并且通过该第五输出端子876输送开关元件26的控制信号。

放大的驱动单元862包括第一输入端子878以接收由排序为i的模块856 的载波生成单元860生成的三角载波的信号tr(i)，第二输入端子880以接收 用于激活/去活放大的驱动单元862的表示为En的信号，以及用于命令开关元 件连接到第五端子876的第三输出端子882。

用于生成模块856的三角载波的信号tr(i)的单元860包括连接到外部 终端870以接收三角载波的信号tr(i-1)的第一输入端子884，连接到外部终 端8872以接收三角载波的信号tr(i+1)的第二输入端子880，以及连接到放 大的驱动单元862的输入端子878以向其提供由载波生成单元860生成的三角 载波的信号tr(i)的第三输出端子890。

控制模块包括装置892、894，用于将第一端口864和第二端口866连接 到排序为i的模块的三角载波生成单元860/从排序为i的模块的三角载波生成 单元860断开，并且彼此并行地连接/断开连接两个端口。

这里，连接/断开连接装置892、894包括第一开关882和第二开关884， 每个具有一个输入/两个输出并且具有两个反相命令接点。

第一开关892的输入895连接到第一外部端子868，第一输出896连接到 输出端子890并且第二输出端子897连接到外部端子872。

第二开关894的输入898连接到第四外部端子874，第一输出900连接到 生成单元860的输出端子890并且第二输出端子902连接到外部端子874。

当通过模块内部或者外部生成的表示为En的信号将激活命令发送到第一 和第二开关892、894时，在端子864、884之间和端子874、890之间分别建 立起连接，同时端子868、872之间和端子870、874之间的连接被分别断开。

当通过模块内部或者外部生成的相反状态的表示为En的信号将去活命令 发送到第一和第二开关892、894时，在端子868、872之间和端子870、874 之间分别建立起连接，同时断开端子864、884之间和端子874、890之间的连 接。

通常，排序为i的任何模块(i被包括在1和q之间)包括第一连接端口 和第二连接端口，它们被配置为在外部连接到第一通信链路和第二通信链路。

排序为i的每个模块包括将连接端口从局部单元断开/连接到局部单元的 装置，并且彼此并行地连接/断开连接两个端口，端口被连接到局部单元并且 端口相对于彼此断开的第一状态和端口从局部单元断开并且端口被彼此连接 的第二状态之间的切换，是通过模块外部的指令信号或者通过模块内开发的内 部命令信号而实现的。

由此，模块彼此之间链状配置的布置提供了容易改变模块数量的可能性。 实际上可以通过将模块的邻居彼此连接来将该模块从链中去除。在变流器的开 关元件中出现缺陷的情况下，这个属性尤其能够引人关注。

相同的设备还被用于管理模块之间的分路电流的值的通信。

图12显示了排序为任意i的控制模块902的一个特定实施例。

控制模块902通过对应的通信链路L_i-1,i，L_i,i+1分别连接它的两个相邻模块， 图中未显示所述两个相邻模块，并且排序为i-1和i+1。

这里，排序为i的控制模块902包括用于生成唯一的三角电压载波的局部 单元906、用于平衡电流908的局部单元和放大的驱动单元910，同时不具有 AVP类型的用于内部调节输出电压的局部单元。

控制模块902包括用于通过通信链路L_i-1,i连接到前面排序为i-1的控制模 块的第一连接端口904，以及用于通过通信链路L_i,i+1连接到后面排序为i+1的 控制模块的第二连接端口906。

第一连接端口904包括将排序为i的模块902的三角载波的信号tri(i) 提供给前面排序为i-1的控制模块的第一输出端子912，用于接收来自排序为 i-1的相邻控制模块的三角载波的信号tri(i-1)的第二输入端子914，用于接 收流经排序为i-1的输出支路的电流I_i-1的测量的第三输入端子916，用于发送 流经排序为i的输出支路的电流测量I_i的第四输出端子918。

第二连接端口906包括用于将排序为i的模块902的三角载波的信号tri (i)发送到下一个排序的控制模块的第五输出端子920，用于接收后面排序为 i+1的相邻模块的三角载波的信号tri(i+1)的第六输入端子922，用于接收流 经排序为i+1的输出支路的电流测量I_i+1的第七输入端子924，用于发送流经排 序为i的输出支路的电流测量i的第八输出端子926。

控制模块902还包括连接到用于测量流经排序为i的支路的电流I_i的测量 接头的第九输入端子928。

替选地，排序为i的控制模块包括耦接到用于平衡电流的局部单元的、用 于内部调节AVP类型的输出电压的局部单元。

替选地，排序为i的控制模块不具有用于平衡电流的局部单元并且包括用 于内部调节AVP类型的输出电压的局部单元，其对于所有模块都具有实质上 相同的值α的斜率因数。

应当注意的是，对于每个排序为i的控制模块，必须向模块i提供流经排 序为i的相关联支路的独立电流I_i的测量。

一般地说，排序为任意i的每个模块，与该模块相邻并且具有排序i-1和 i+1的两个模块，以及对应的通信链路L_i-1,i，L_i,i+1被配置为交换与排序为任意i 的模块有关并且想要用于该模块的相关信息，所述相关信息为从排序为i的支 路的电流I_i、排序为i-1，i+1的相邻支路的电流I_i-1，I_i+1(或者差动电流I_i-I_i-1和I_i+1-I_i)、排序为任意i的模块和排序为i-1，i+1的与该模块相邻的模块的三 角载波的信号中选择的。获得的连接器技术起因于每个模块与与它相邻的模块 交换与它的分路电流和它的三角载波相关的信息。

针对图13描述平滑电感和测量流经输出支路的电流的一种特定配置实施 例。

具有并行结构的静止变流器952实现这种配置，其包括具有耦合的电感的 输出支路954、956、958，在图13中仅仅显示了三个。

每个输出支路954、956、958与不同的开关元件24、26、28有关，并且 在所述每个输出支路的输入处连接所述不同的开关元件，其中所述不同的开关 元件假设与通信链内的排序i-1，i+1有关。

在输出支路954、956、958的输出处连接到负载14的相同的输入端子。

每个输出支路954、956、958分别包括串行连接的第一绕组974、976、 978和第二绕组975、977、979，形成第一电感和第二平滑电感。

第一绕组与相同输出支路的第二绕组彼此之间在磁通量方面未耦合，但是 在电流的流向方面被卷绕在相反的方向上。

任意排序为i的输出支路的第一绕组通过单个并且不同的磁通量耦合组件 与下一个排序的第二相邻输出支路绕组在磁通量上耦合。

这里，仅仅显示了四个磁通量耦合部件980、984、986、988，分别对应 于耦合第二绕组975与排序为i-2的支路的第一绕组(未显示)、耦合排序为 i-1的支路的第一绕组974与后面排序为i的支路的第二绕组977、排序为i的 支路的第一绕组976与后面排序i+1的支路的第二绕组979、排序为i+1的支 路的第一绕组978与后面排序i+2的支路的第二绕组(未显示)的磁通量。

具有并行结构952的静止变流器包括磁通量闸门(Fluxgate)类型的差动 电流测量传感器990、994、996、998，即用于测量在两个相邻的输出支路的 输出位置上彼此之间在相反的方向上流动的两个电流线的通量。

在图13中单独显示的差动电流测量传感器990、994、996、998在这里被 配置为分别提供差动电流测量I_i-2-I_i-1，I_i-1-I_i，I_i-I_i+1，I_i+1-I_i+2。

用于平衡排序为i的电流的每个局部单元被配置为根据两个差动测量 (I_i-1-I_i)和(I_i-I_i+1)计算

在2010年9月6-8日于马其顿共和国的奥赫里的第14次国际电力电子和 提议会议的EPE-PEMC2010中的Mathieu Le Bolloch，Marc Cousineau和Thierry  Meynard所著的题为“New Materless Moduar Curent-Sharing Technique for D/DC  Parallel Converters”(Mathieu Le Bolloch,Marc Cousineau and Thierry Meynard  entitled"New Materless Moduar Curent-Sharing Technique for D/DC Parallel  Converters"EPE-PEMC 2010,14th International Power Electronics and Motion  Conference,Ohrid Republic of Macedonia,6-8September 2010)的文献中描述了 这种配置和它的优势。

在可能时，即当静止变流器不包括内部局部调节时并且当开关元件、平滑 电感和电流传感器的安装允许时，这种解决方案改善了输出滤波器的性能。

通常，每个输出支路包括一个或更多平滑电感。

任意两个相邻模块的两个支路的平滑电感都可以如选择的一样被耦合(如 图13中描写的)，或者不耦合；每个控制模块包括用于平衡电流的局部单元。

由此，在使用电感的变流器彼此耦合的情况下，在每个模块中结合用于平 衡分路电流和生成具有它们的交错的管理的载波的功能使得能够在集中控制 构件和开关元件之间相当大地减少必要的连接器技术。应当注意的是，基于分 路电流之差的测量而平衡电流使得可以均衡那些电流的值而不需要使用高精 度传感器。

根据图14和15，具有串行结构2的静止变流器包括第一供电输入端子 1004和第二供电输入端子1006，连接到具有电压Vin的电源(未显示)，第二 供电输入端子1006被连接到地面1008。

串行静止变流器1002包括输出端子1010，在第一端1012连接到输出负 载1014，例如通过并行放置的输出电容和具有值Rout的输出电阻建模，该串 行静止变流器1002还包括连接到参考标记为1008的地面的输出负载1014的 第二端1020，并且通过表示为Iout的输出电流或者负载传递该输出负载。

串行静止变流器1012还包括:

-串行布置的总数为整数q的开关元件1022、1024、1026、1028、1030，

-相同总数q的控制模块1052、1054、1056、1058、1060，仅仅在图15 中显示，

-具有在菊花链中连接控制模块1052、1054、1056、1058、1060的相同数 量q的通信链路1062、1064、1066、1068、1070、1072的通信链1061。

通常，总数q大于或等于3。

每个电子开关元件分别与单个并且不同的控制模块相关联，通过位于排序 为i的相同的单个并且不同的整数识别该电子开关元件和相关联的控制模式， 其中，i被包括在1和q之间并且当开关元件连接得尽可能接近供电发生器时 更大。

作为例子，在图14和15中，开关元件和随之而来的控制模块的总数q 大于或等于7。仅仅显示了五个模块，第一控制模块1052，排序i等于1；第 二模块1056，其位排序为电流索引i的通用模块；第三模块1054，排序为索 引i-1并且是在通信链1061中在通用模块1056前面的相邻的通用模块；第四 模块1058，排序为索引i+1并且是在通信链1061中通用模块1056后面的相邻 的通用模块；第五控制模块1060，排序为i等于q，并且是通信链路中排序为 1的通用模块1052前面的相邻的模块。

通过由L_i,i+1表示的单个并且不同的通信链路连接在通信链1061上的排序 为i和i+1的相邻的任意两个控制模块。

应该注意，在具有三个控制模块和三个开关元件的最小结构的变流器中， 在排序为3的模块之后的相邻的模块排序为1，并且在排序为1的模块前面的 相邻的模块排序是模块排序3。

应该注意的是，在串行结构的情况下，排序i的位置当然取决于由形成通 信链1061的回路内的控制模块的连接器技术给定的顺序，但是首要地且最重 要的是取决于通过开关元件的串行连接彼此之间针对负载1014设置的或者以 互补的方式相对供电源设置的顺序。事实上，开关元件的串行连接顺序支配着 闭合的通信链1061内的控制模块的连接顺序。

通过图14和15中的虚线边界划界的开关元件1022；1024；1026；1028； 1030各自均包括单个并且不同的一对电子开关1080，1082；1084，1086；1088， 1090；1092，1094；1096，1098，通过单个并且不同的浮地电容1102，1104， 1106，1108并行连接，所述浮地电容位于开关元件1022，1024，1026，1028 的输入，当排序i的位置与q的不同时，朝向供电端子1004，1006。

开关元件1022；1024；1026；1028；1030中的每个分别包括第一对输入 端子1121，1122；1123，1124；1125，1126；1127，1128；1129，1130；分别 连接在两个对应的开关1080，1082；1084，1086；1088，1090；1092，1094； 1096，1098的输入处和(当存在时)表示为C₁，C_i-1，C_i，C_i+1的对应的浮地电 容1102；1104；1106；1108。

开关元件1022；1024；1026；1028；1030中的每个分别包括第二对输出 端子1131，1132；1133，1134；1135，1136；1137，1138；1139，1140，分别 连接在两个对应开关1080，1082；1084，1086；1088，1090；1092，1094； 1096，1098的输出处。

排序为1的开关元件1022的第二对端子的输出端子1131，1132被一起连 接到变流器的单独的输出端子1010。

排序为q的第一对开关元件1030的输出端子1129和1130被分别连接到 变流器1002的第一1004和第二1006供电端子。

任意排序为i(包括在1和q-1之间)的开关元件的第一对端子的输入端 子和后面排序的开关元件的第二对端子的输出端子被分别彼此连接。

每个控制模块1052，1054，1056，1058，1060分别包括用于对应开关元 件1022，1024，1026，1028，1030的两个开关的简化的驱动单元1142，1144， 1146，1148，1150和用于生成唯一的三角电压载波的单个并且不同的局部单 元1152，1154，1156，1158，1160。

具有当前排序i的、用于生成任意控制模块的三角载波的每个局部单元被 配置为仅仅基于与该排序为i的任意模块相邻的、并且分别具有排列i-1，i+1 的两个模块的三角载波的信号来在所有的交错的三角载波内控制它的交错相 位的位置，其中所述三角载波的信号被通过两个相邻的模块i-1，i+1通过两个 对应的通信链路L_i-1,i和L_i,i+1向排序为i的任意模块提供。位置为i的排序被包 括在1和q之间，其中，当i等于q时，i-1等于q，并且当i等于q时，i+1 等于1。

由此，例如，排序为1的第一控制模块1052的用于生成三角载波的局部 单元1152被配置为在所有交错的三角载波内控制它的交错相位的位置，该控 制是仅基于所述第一控制模块1052的两个相邻的模块(分别排序为q，2)的 三角载波的信号而进行的，所述两个相邻模块的三角载波的信号是由与所述第 一模块1052相邻的两个模块q，2通过表示为L_q,1和L_1,2的两个对应的通信链路 1072，1062提供的。

同样地，排序为q的第五控制模块1060的用于生成三角载波的局部单元 1160被配置为在所有交错的三角载波内控制它的交错相位的位置，该控制是 仅基于所述第五控制模块1060的两个相邻的模块1058，1052(分别排序为q-1， 1)的三角载波的信号而进行的，所述两个相邻模块的三角载波的信号是由与 排序为q的所述第五模块1160相邻的相同的两个模块q-1，1通过表示为L_q-1,q和L_q,1的两个对应的通信链路1071，1072提供的。

每个控制模块1052，1054，1056，1058，1060包括用于平衡元件电压(没 有显示在图15中)，和/或用于内部调节ACP(平均电流位置)类型的输入电 流Iin或输出电流Iout的局部单元(没有显示在图15中)。

用于平衡排序为i的任意模块的元件电压的每个局部单元被配置为仅基于 开关元件(其模块排序为i-1，i+1，与排序为i的任意模块相邻)的两个元件 电压(表示为V_i-1，V_i+1)的平均值与关联于排序为i的任意模块的开关元件的 元件电压值V_i之差来确定周期比率校正di。

通过实现唯一的输入或输出电流回路来配置用于内部调节具有给定排序i 的ACP类型变流器的输入或输出电流的每个局部单元，以便确定唯一的周期 比率Di，该Di的确定取决于与任意模块相关联的开关元件的元件电压V_i的值 与取决于模块的排序的斜率因数α_i的乘积。

由此，在每个模块中结合ACP类型变流器的输出(或者输入)电流调节 功能，元件电压的平衡功能和用于生成管理其交错的载波的功能，使得可以获 得包括任意数量q的开关元件的串行变流器的完全分散的控制。从此不再需要 任何集中化控制构件。

根据图16，通过开关元件1026显示具有通用排序为i的开关元件作为例 子，其中i包括在2和q-1之间。

元件电压V_i等于表示为VHi的第一开关1088的端子间的电压和表示为 VLi的第二开关1090的端子间的电压的总和。

元件电压V_i还可以通过如下关系表示:

V_i＝V_ai-V_bi   (关系7)

其中V_ai表示排序为i的单元的差动输入电压，在这里是第一对输入端子 1125、1126间的、和测量的并行连接的浮地电容Ci的端子间的差动输入电压， 并且其中V_bi表示排序为i的单元的差动输出电压，在这里是第二对的输出端子 1135，1136间的、和测量的前面为排序i-1的单元的浮地电容C_i-1的端子间的 差动输出电压。

这种关系对于i等于1，V_a1等于与排序为1的元件并行连接的浮地电容C1 的端子之间的测量电压并且V_b1等于0V的情况是维持有效的。

这种关系对于i等于q，V_aq等于在静止变流器的供电端子1004，1006之 间测量的输入电压Vin，并且V_bq等于在浮地电容C_q-1.的端子之间测量的前面排 序为q-1的元件的输入电压的情况下是维持有效的。

根据图17，具有串行结构的静止变流器的DMC的第二实施例1202包括 与图14和15中描述的部件相同的部件，具有相同的参考数字并且布置为相同 的结构。

静止变流器1202包括控制模块1252，1254，1256，1258，1260，每个分 别与单个并且不同的开关元件1022，1024，1026，1028，1040相关联，并且 分别具有相同的放大的驱动单元1142，1144，1146，1148，1150和用于生成 例如在图15描述的唯一的三角电压载波的相同的局部单元1152，1154，1156， 1158，1160。

每个控制模块1252，1254，1256，1258，1260分别包括用于平衡元件电 压的局部单元1262，1264，1266，1268，1270，同时不具有用于ACP类型的 内部电流调节的局部单元。

用于平衡任意排序为i(i从1变化到q)的控制模块的元件电压的每个局 部单元被配置为仅基于开关元件(其模块与排序为i的任意模块相邻)的两个 元件电压V_i-1，V_i+1的平均值与关联于排序为i的任意模块的开关元件的元件 电压值V_i之差来确定周期比率校正di。

静止变流器1202包括主电压和电流回路1280，其中输出电压Vout和输 出电流Iout是可观察的，分别通过电压接头1281和电流接头1282获得它们 的图像。

静止串行变流器1202包括外部调节模块1286，其具有第一输入端子1288、 第二输入端子1289和输出端子1290。

第一输入端子1288和第二输入端子1289分别连接到电压接头1281和电 流接头1282以接收表示输出电压Vout的测量信号和表示输出电流Iout的测量 信号。

用于外部调节的外部模块1286被配置为根据输出电压Vout的测量和输出 电流Iout的测量并且根据参考电流Iref确定开关元件的共模周期比率D。

以每个局部控制模块1252、1254、1256、1258、1260共享的方式连接外 部调节模块1286的输出端子1290，通过相关联的单个并且不同的输入端子 1292、1294、1296、1298、1300以为开关元件提供共模周期比率D。

每个开关元件1022，1024，1026，1028，1030被配置为向它的相关联模 块1252，1254，1256，1258，1260提供分别排序为1，i-1，i+1的、以及随之 而来的用于平衡元件电压的相对应的局部单元提供对应的元件电压V₁，V_i-1，V_i， V_i+1，V_q的测量。

每个控制模块1252，1254，1256，1258，1260包括相关联的单个并且不 同的加法器，用于计算校正的周期比率D'₁，D'_i-1，D'_i，D'_i+1，D'_q，作为共模周 期比率D的总和，并且通过对应的用于平衡元件电压的局部单元1262，1264， 1266，1268，1270确定各自的周期比率校正d₁，d_i-1，d_i，d_i+1，d_q。

由此，在每个模块中结合用于平衡元件电压和生成载波并且管理它们的交 错的功能，可以相当大地减少集中控制构件与开关元件之间所需的连接器技术。 在一种情况下，承载有在外部电路中计算的共享的共模周期比率信息的单个电 线是必需的。以电压的形式传送这种信息。

在图18中，图17的静止变流器1202的DMC的简图1302显示了图17 中描述的通过外部回路1280和外部模块1286实现外部调节输出电压和电流 Vout，Iout的结构和实现平衡元件电压的结构。

作为通用和典型的示例，排序为i的控制模块1256被局部地显示有它的 放大的驱动单元1146和它的用于平衡电流的局部单元1266。

还显示了放大的驱动单元1146、用于平衡电流的局部单元1266和用于外 部输出电压和电流调节的外部模块1286之间的交互接口。

外部输出电压和电流调节模块1286在这里是传统的没有ACP类型的外部 控制的形式，并且其包括具有通过+和-符号表示的正极和负极两个输入的第一 减法器1314，用于将共模误差电流ε_I转换为参考电压Vref的第一滤波器1316， 具有分别通过+和-符号表示的正极和负极两个输入的第二减法器1318，和用 于将共模误差电压ε_V转换为用于开关元件的共模周期比率D的第二滤波器 1320。

用于平衡元件电压的局部单元1266被配置为根据分别通过一对连接(L_i-1,i； L_i,i+1)提供的相邻的一对元件电压V_i-1，V_i+1的数据确定局部平均元件电压(V_i-1+ V_i+1)/2。

用于平衡元件电压的局部单元1266分别包括单个并且不同的减法器1326， 用于对于给定i，计算局部差动电流信号ε_i:

${ϵ}_i=\frac{(V_{i-1}+V_{i+1})}{2}-V_i,$

V_i是与具有相同排序的模块相关联的、排序为i的开关元件的元件电压，

V_i-1和V_i+1是排序为i-1和i+1的、与具有对应排序的模块相关联的开关元件 的元件电压，排序为i-1，i+1的所述控制模块与排序为i的控制模块在通信链 1061中的位置方面相邻。

用于平衡元件电压的局部单元1266还包括单个并且不同的变换滤波器 1336，特征为它的唯一的传递函数CΔI_i(p)，以将局部差动电流信号ε_i转换为对 应的周期比率校正d_i。

与控制模块1146相关联的局部放大的驱动单元1146包括单个并且不同的 相关联的加法器1346，以计算校正的周期比率D'_i等于D+d_i，D表示通过图 17描述的用于外部调节的外部模块1286提供的共同周期比率。

加法器1346具有第一和第二正极输入端子，通过+符号表示，具有与图 18中不同的位置。第一输入端子被连接到外部调节单元1286，以接收共享的 周期比率D，同时，第二输入端子被连接到用于平衡电流的局部单元1266， 以接收对应于排名为i的控制模块1256的周期比率校正d_i的局部单元。

当外部调节模块1286工作时，第一减法器1314计算预定参考电流Iref 和通过电流测量接头1282测量的输出电流Iout之差。形成共模误差电流ε_I的 这个差被特征为表示为C_I(s)的传递函数的第一变换滤波器1316转换为参考电 压Vref。

通过电压接头1281测量的参考电压信号Vref和输出电压信号Vout被分 别注入第二减法器1318的正极输入端子和负极输入端子。

第二减法器1318计算参考电压信号Vref和输出电压信号Vout之差 (Vref-Vout)，以形成共模误差电压ε_V。通过特征为表示为C_V(s)的传递函数的 第二变换滤波器1320将共模误差电压ε_V转换为共模周期比率D。

替选地，外部调节单元1286没有ACP类型的内部控制，并且通过基于输 出电压的测量进行的外部输出电压调节或者基于输出电流测量进行的外部输 出电流调节来完成外部调节。

替选地，传统的用于外部调节的外部模块1286被替代为ACP类型的外部 控制模块。

在图19中，显示了来源于图17中描述的第一实施例的、根据本发明的静 止变流器的DMC的第三实施例1402，其中用相同的参考数字表示与图17中 描述的相同的部件。

静止变流器1402包括控制模块1422，1424，1426，1428，1430，它们分 别替换了控制模块1252，1254，1256，1258，260[sic]，分别与图17中描述 的开关元件1022，1024，1026，1028，1030相关联。

与图2的静止串行变流器1202类似，每个控制模块1422，1424，1426， 1428，1430分别包括用于生成唯一的三角电压载波的相同的局部单元1152， 1154，1156，1158，1160，和用于平衡电流的相同的局部单元1262，1264，1266， 1268，1270。

与图17的静止变流器1202不同，每个控制模块1422，1424，1426，1428， 1430包括用于内部调节输入电流Iin的ACP类型的局部单元1432，1434，1436， 1438，1440，和与图17的放大的驱动单元1142，1144，1146，1148，1150不 同的放大的驱动单元1442，1444，1446，1448，1450。

与图17的静止变流器1202不同，放大的驱动单元1442，1444，1446， 1448，1450是已经去除相应的输入加法器的放大的驱动单元1142，1144， 146[sic]，1148，1150。

与图17的静止变流器1202不同，输出电压vout和电流Iout的共模外部 调节的主循环1280和用于外部调节的外部模块1286被去除了，并且被替代为 在控制模块1422，1424，1426，1428，1430内部实现的多个ACP类型的局部 调节。

然而，局部内部调节的实现需要将与通过输入电流测量接头1451获得的 变流器1402的输出电压相关的信息分布到所有控制模块。

为了这个目的，串行静止变流器1402包括形成总线1453的网络，该总线 用于将输入电流Iin的测量信息在各自的单个并且不同的输入端子1452，1454， 1456，1458，1460处提供给每个控制模块1422，1424，1426，1428，1430。

ACP类型的用于调节输入电流的每个内部单元1432，1434，1436，1438， 1440分别包括单个并且不同的ACP类型的内部电流调节回路，被配置为根据 输入电流Iin的测量、相应的开关元件1022，1024，1026，1028，1030的各 自的元件电压V₁，V_i-1，V_i，V_i+1，V_q的测量、参考电流Iref和校正的反相斜率 因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q.来确定唯一的周期比率D₁，D_i-1，D_i，D_i+1，D_q。

每个校正的反相斜率因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q.与预定主参考反相斜率因 数和反相的各自的周期比率d₁，d_i-1，d_i，d_i+1，d_q的乘积成比例，所述周期比率 d₁，d_i-1，d_i，d_i+1，d_q被通过用于平衡元件电压的相应的局部单元1262，1264， 1266，1268，1270，根据独立于排序为i的控制模块的比例因数而确定。

每个周期比率Di对于排序为i(i从1到q变化)的元件是唯一的，取决 于参考电压Vref和排序为i的开关元件的反相的测量的元件电压值V_i与校正的 反相斜率因数α_i的乘积之差，该参考电压Vref与参考电流Iref和根据常 数Z/R测量的输入电流值Iin之差成比例，其中所述常数Z/R对于所有控制模 块实质上相同。

在图20中，更详细地描述通过图19的用于内部调节的局部单元1432， 1434，1436，1438，1440实现局部内部输入电流调节Iin的结构。

作为例子并且为了简化图20，仅仅部分地显示了排序为i的控制模块1426 的放大的驱动单元1446、它的用于平衡元件电压1266的局部单元，以及它的 用于内部调节输入电流的局部单元1436。

还显示了放大的驱动单元1446、用于平衡元件电压的局部单元1266以及 用于内部调节输入电流的局部单元1436之间的交互接口。

用于平衡元件电压1266的局部单元的结构与图18中描述的相同。

放大的驱动单元的结构1446相对于图17中描述的结构进行了修改，其中 已经去除了加法器1346。

用于内部调节输入电流的局部单元1436包括串行连接的具有正极1464 和负极1466两个输入(在图20中分别通过+和-符号标记)的第一减法器1462， 用于将共模误差电流ε_I转换为参考电流Vref的第一成比例类型转换滤波器 1468，具有正极1472和负极1474两个输入(分别通过+和-符号标记)以及输 出端子1476的第二减法器电路1470，以及积分器和转化类型的、用于将误差 电压ε_Vi转化为对于排序为i的控制模块是唯一的周期比率Di的第二滤波器 1478。

第一成比例类型滤波器1468的传递函数被写成Z/R，Z和R是预定的常 数。

第二积分器类型滤波器1478的传递函数被写成1/Cp，C是预定常数并且 p是拉普拉斯算子。

用于内部调节排序为i的输入电流Iin的局部单元1436还包括成比例电路 1480，其用于通过校正因数Vctr(i)调制平均反相斜率因数α的倒数，以生 成值为α_i的校正的反相斜率因数的倒数作为输出，其中校正因数Vctr(i)取 决于用于平衡元件电压1266的局部单元。

在实践中，成比例电路1480是常数增益放大器1/Zα，其输入被连接到 用于平衡元件电压1266的局部单元的输出。

在图20中，通过第一倍增器1480描绘成比例电路1480，所述第一倍增 器1480具有连接到用于平衡元件电压的局部单元1266的第一输入端子1482， 用于接收固定的平均反相斜率因数α的第二输入端子1484和第三输出端子 1485。

用于内部调节输入电流Iin的单元1436还包括第二倍增器1490，其具有 连接到成比例电路1480的输出端子1485的第一输入端子1492，连接到用于 排序为i的开关元件的元件电压V_i的测量接头的第二输入端子1492，和连接到 第二减法器1’70的负端子1474的输出端子1496。

当用于内部调节的局部单元1436工作时，第一减法器1’62计算预定的 参考电流Iref与通过输入电流测量接头1451测量的输入电流Iin之差。形成共 模误差电流ε_I的这个差被特征为其传递函数Z/R的第一变换滤波器1468转换 为参考电压Vref。

排序为i的用于平衡电流的局部单元1266输送斜率校正信号Vctr(i)，该 斜率校正信号Vctr(i)接下来乘以平均倒数斜率因数α的倒数，以生成常数 1/Z乘以值为α_i的校正的反相斜率因数的倒数，作为第一倍增器1480的输出。

在比例常数1/Z以内接收校正的反相斜率因数α_i的倒数和排序为i的开关 元件的元件电压值V_i的第二倍增器1490计算乘积该乘积随后被提供 给第二减法器1470。

在图21中，例如通过其核心是运算放大器1504的电子电路1502制成ACP 类型的用于内部调节输入电流Iin的局部单元1436。

运算放大器1504包括第一输入电压负端子1506、第二输入电压正端子 1508和输出端子1510。

电子电路1502包括连接到第二正端子1508的调节的参考电压Vref源 1512和具有值R的输入电阻，该输入电阻的第一端连接到第一负端子1506并 且第二端连接到用于流经阻抗电流/电压转换器Z的输入电流的测量接头，以 接收转换为电压的输入电流的测量信号。

电子电路1502还包括连接在运算放大器1504的输出端子1510和第一负 端子1506之间的反馈中的、具有值C的电容，和通过排序为i的开关元件的 元件电压V_i线性调节的电压发生器校正的反相斜率因数α_i取决于由所 有模块共享的平均反相斜率因数α和对于排序为i的模块唯一的斜率校正因数 Vctr(i)。斜率校正因数Vctr(i)取决于用排序为i-1和i+1的相应的开关元 件的两个相邻的元件电压V_i-1，V_i+1对排序为i的开关元件的元件电压V_i的局部 平衡。

在静止运行条件下，输入电流Iin符合如下关系:

$I_{\mathrm{in}}=I_{\mathrm{ref}}+\frac{R.V_i}{Z^2.{\alpha }_i}$   (关系8)

在动态工作条件下，表示周期比率D_i的电压V_Di符合如下关系:

$V_{\mathrm{Di}}\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{Z.\mathrm{Iin}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\frac{1}{Z.{\alpha }_i}.V_i\left(p\right)$   (关系9)，

其中，p表示拉普拉斯算子。

在图22中，显示了来源于图19中描述的第三实施例1402的、根据本发 明的静止变流器的DMC的第四实施例1602，其中当包括与图19中描述的部 件相同的部件时，用相同的参考数字表示。

与图19的串行静止变流器1402类似，每个控制模块1622，1624，1626， 1628，1630分别包括用于生成唯一的三角电压载波的相同的局部单元1152， 1154，1156，1158，1160，用于平衡元件电压1262，1264，1266，1268，1270 的相同的局部单元，和相同的放大的驱动单元1442，1444，1446，1448，1450。

与图19的静止变流器1402不同，ACP类型的内部局部调节是代替变流 器的输入电流Iin的变流器的输出电流Iout的局部调节。

静止变流器1602包括控制模块1622，1624，1626，1628，1630，它们分 别替换控制模块1422，1424，1456，1428，1430，它们分别与开关元件1022， 1024，1026，1028，1030相关联并且在图19中描述。控制模块1622，1624， 1626，1628，1630具有与控制模块1422，1424，1456，1428，1430相同的部 件和相同的结构，并且与其不同点仅仅在于常数C，R，Z的调整值。

与图19的静止变流器1402不同，分布网1453到希望调节的可观察电流 的所有控制模块的共享端被连接到用于输出电流Iout的测量接头1644。

根据图23，除了被连接到用于输出电流Iout的共享测量的接头1644的每 个第一减法器的输入端子以外，通过ACP类型的、用于内部调节输出电流的 局部单元1632，1634，1636，1638，1640实现局部内部调节输出电流的结构 与在图20中描述的结构相同。

应该注意的是，为了这个调节操作方案，在静止运行条件下，输出电流Iout 符合以下关系:

$I_{\mathrm{out}}=I_{\mathrm{ref}}+\frac{R.V_i}{Z^2.{\alpha }_i}*\mathrm{sign}\left(I_{\mathrm{ref}}\right)$   (关系10)，

其中符号(.)表示符号功能。

在动态工作条件下，表示周期比率D_i的电压V_Di符合如下关系:

$V_{\mathrm{Di}}\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{Z.\mathrm{Iout}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\frac{1}{Z.{\alpha }_i}.V_i\left(p\right)$   (关系11)

在图24中，来源于图19中描述的第三实施例的、根据本发明的串行静止 变流器的DMC的第五实施例1702包括的部件当与图19中描述的部件相同时， 用相同的参考数字表示。

静止变流器1702包括控制模块1722，1724，1726，1728，1730，它们分 别替换控制模块1422，1424，1426，1428，1430，它们分别与开关元件1022， 1024，1026，1028，1030相关联并且在图19中描述。

与图19的静止变流器1402类似，每个控制模块1722，1724，1726，1728， 1730分别包括用于生成唯一的三角电压载波的相同的局部单元1152，1154， 1156，1158，1160，和相同的放大的驱动单元1442，1444，1446，1448，1450。

与图19的静止变流器1402类似，实现ACP类型的局部内部调节需要通 过总线1453向所有控制模块分布与通过输入电流测量接头1451的串行变流器 的输入电流Iin有关系的信息。

与图19的静止变流器1402不同，每个控制模块1722，1724，1726，1728， 1730不具有用于平衡本元件电压的局部单元并且包括ACP类型的、用于内部 调节输入电流Iin的局部单元1732，1734，1736，1738，1740。

ACP类型的用于输入电压的每个内部调节单元1732，1734，1736，1738， 1740分别包括单个并且不同的ACP类型的用于调节输入电流的内部回路，其 被配置为根据输入电流Iin的测量、相应的开关元件1022，1024，1026，1028 的元件电压V₁，V_i-1，V_i，V_i+1，V_q的测量、参考电流Iref和校正的唯一反相斜率 因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q，来确定唯一的周期比率D₁，D_i-1，D_i，D_i+1，D_q，其 中所述校正的唯一反相斜率因数被调整为实质上等于预定的并且通过所有控 制模块1722，1724，1726，1728，1730共享的相同的平均反相斜率因数α。

每个与控制模块相关联的唯一的周期比率Di(i从1到q变化)取决于参 考电压Vref和实质上等于α的唯一反相斜率因数α_i的倒数与排序为i的元件电 压V_i的测量值的乘积之差，该参考电压Vref与参考电流Iref和根据比例 常数Z/R测量的输入电流值Iin之差成比例，其中所述比例常数Z/R对于控制 模块组实质上相同。

由此并且自然地，在每个元件上的ACP类型的电流调节提供了元件电压 的自然平衡。然而，可能在每个模块的电子部件的值之间存在细微的不相同从 而导致元件电压的细微偏差。如果这些偏差是可容忍的(这是很常见的情况)， 在每个模块中结合输出ACP类型变流器的输出(或者输入)电流调节功能， 元件电压的平衡功能和用于生成载波的功能(并且管理它们的交错)使得可以 获得对于包括任意数量q的开关元件的串行变流器的完全的分散控制。

由此不再需要任何集中化控制构件。

在图25中，更详细地描述了通过ACP类型的、用于内部调节输入电流的 局部单元1732，1734，1736，1738，1740实现输入电流的局部内部调节的结 构。

作为例子并且为了简化图25，仅仅部分地显示了排序为i的控制模块1726， 它的放大的驱动单元1446和它用于内部调节输入电流的局部单元1736。

还显示了用于调节输入电流Iin的局部单元1736和放大的驱动单元1446 之间的交互接口。

ACP类型的用于内部调节输入电流的局部单元1736与图20中的用于内 部调节ACP类型的输入电流中的输入电流的局部单元1436相同，其中已经去 除了成比例电路或者第一倍增器1480(其随后被连接到用于平衡电流的局部 单元)。

倍增器1490变成单个倍增器，其中第一输入端子1492在比例常数以内接 收校正的反相斜率因数α_i的倒数的唯一设置点，其中α_i实质上等于α，即接收 $\frac{1}{Z.\alpha }.$

第二输入端子1494维持连接到通过排序为i的开关元件提供元件电压V_i的端子。

用于内部调节输出电压的局部单元1736例如是由具有与图21中描述的 1502的结构相同结构的电子电路制成的。

与图21的电路1502不同，通过排序为i的开关元件的元件电压V_i线性调 节的电压发生器被替代为具有值的电压发生器，其被元件电压V_i根据与排序为i的控制模块无关的线性系数线性地调节。

在静止运行条件下，输入电流Iin符合如下关系:

$I_{\mathrm{in}}=I_{\mathrm{ref}}+\frac{R.V_i}{Z^2.\alpha }$   (关系12)

在动态工作条件下，表示周期比率D_i的电压V_Di符合如下关系:

$V_{\mathrm{Di}}\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{Z.\mathrm{Iin}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\frac{1}{Z.{\alpha }_i}.V_i\left(p\right)$   (关系13).

根据图26，来源于图22中描述的第四实施例的、具有根据本发明的串行 结构的静止变流器的DMC的第六实施例1802包括共享部件，当它们与图22 中描述的那些部件相同时，它们具有相同的参考数字。

静止变流器1802包括控制模块1822，1824，1856，1828，1830，来分别 替换控制模块1622，1624，1626，1628，1630，它们分别与开关元件1022， 1024，1026，1028，1030相关联并且在图22中描述。

与图22的静止变流器1602类似，每个控制模块1822，1824，1826，1828， 1830分别包括用于生成唯一的三角电压载波的相同的局部单元1152，1154， 1156，1158，1160，和相同的放大的驱动单元1442，1444，1446，1448，1450。

与图22的静止变流器1602类似，实现ACP类型的局部内部调节需要通 过总线1453向所有控制模块分布与通过输入电流测量接头1644获取的串行变 流器的输出电流有关系的信息。

与图22的静止变流器1602不同，每个控制模块1822，1824，1826，1828， 1830不具有用于平衡元件电压的局部单元并且包括ACP类型的用于内部调节 输出电流Iout的局部单元1832，1834，1836，1838，1840。

ACP类型的用于调节输出电流的每个内部单元1832，1834，1836，1838， 1840分别包括单个并且不同的ACP类型的用于调节输出电流的内部回路，其 被配置为根据输出电流Iout的测量、相应的开关元件1022，1024，1026，1028 的元件电压V₁，V_i-1，V_i，V_i+1，V_q的测量、参考电流Iref和校正的唯一反相斜率 因数α₁，α_i-1，α_i，α_i和α_q，来确定唯一的周期比率D₁，D_i-1，D_i，D_i+1，D_q，其 中所述校正的唯一反相斜率因数被调节为实质上等于预定的、并且通过所有模 块共享的相同平均反相斜率因数α。

每个与控制模块相关联的唯一的周期比率Di(i从1到q变化)取决于参 考电压Vref和实质上等于α的唯一反相斜率因数α_i的倒数与排序为i的元件电 压V_i的测量值的乘积之差，该参考电压Vref与参考电流Iref和根据比例 常数Z/R测量的输出电流值之差成比例，其中所述比例常数Z/R对于所有控 制模块都实质上相同。

根据图27，除了如图26描写的、被连接到用于输出电流的共享测量的接 头1644的每个第一减法器(例如电路1462)的输入端子以外，通过ACP类 型的、用于内部调节输出电流的局部单元1832，1834，1836，1838，1840实 现局部内部调节输出电流的结构与在图25中描述的结构相同。

应该注意的是，为了这个调节操作方案，在静止运行条件下，输出电流Iout 符合以下关系:

$I_{\mathrm{out}}=I_{\mathrm{ref}}+\frac{R.V_i}{Z^2.\alpha }*\mathrm{sign}\left(I_{\mathrm{ref}}\right)$   (关系14)

在动态工作条件下，表示周期比率D_i的电压V_Di符合如下关系:

$V_{\mathrm{Di}}\left(p\right)=-\frac{1}{C.p}.\frac{Z.\mathrm{Iout}\left(p\right)}{R}-\frac{1}{C.p}.\frac{1}{Z.\alpha }.V_i\left(p\right)$   (关系15)

对于具有并行或者串行结构的所有各种配置的静止变流器，开关元件的开 关是传统的电子开关。

例如，电子开关被包括在由双极晶体管、功率MOS晶体管、IGBT晶体 管、GTO晶闸管等等组成的组。

除传统的硅技术以外，氮化镓GaN和碳化硅SiC类型的技术可以用来生 产用于上面描述的静止变流器的开关。

作为对于上面描述的静止变流器的每个实施例的替选，每个放大的驱动单 元，除了它的加法器(当存在加法器时)以外，都不是相关联模块的一部分， 但是位于靠近相关联的开关元件的附近。