制模块6、第一 换流阀控制模块7和第二换流阀控制模块8。采集模块5采集第二MMC换流阀3输出的直 流电压和输出功率以及MMC各个子模块的电容电压，系统控制模块6根据设定电压以及第 二MMC换流阀3输出的直流电压和输出功率形成具有相角差的第一调制波和第二调制波。 第一换流阀控制模块7根据第一调制波以及第一 MMC换流阀子模块电压形成用于控制第一 MMC换流阀1的第一脉冲信号，将第一脉冲信号输出给第一 MMC换流阀1，使第一交流电压 追踪第一调制波。第二换流阀控制模块8根据第二调制波以及第二MMC换流阀子模块电压 形成用于控制第二MMC换流阀3的第二脉冲信号，将第二脉冲信号输出给第二MMC换流阀 3,使第二交流电压追踪第二调制波。
[0072] 系统控制模块6负责第一 MMC换流阀1第二MMC换流阀3的顶层控制，并且执行 其它操作（如按键、数据传输、显示、故障检测等常规控制操作）。
[0073] 第一换流阀控制模块7和第二换流阀控制模块8分别将启动信号和调制波信号发 送至第一 MMC换流阀1第二MMC换流阀3。
[0074] 控制单元中的采集模块5、系统控制模块6、第一换流阀控制模块7和第二换流阀 控制模块8均由数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP)组成。DSP设计采用 模块化的思想，具有思路清晰，通用性强，易于维护的优点。
[0075] 进一步的，如图6所示的等效电路，由于能量在第一 MMC换流阀和第二MMC换流 阀的双向传输是以桥臂电抗和高频变压器漏抗为载体，因此第一 MMC换流阀和第二MMC换 流阀可以等效成两个幅值和相位受控的交流电源，L为所有桥臂等效电抗和高频变压器等 效电抗之和。在直流-直流固态变压器中，中高频变压器两侧第一 MMC换流阀和第二MMC 换流阀产生频率相同但相角不同的交流电压源通过控制两个交流电压源 和1/2^>2之间的相角关系便能控制传输功率P的大小和方向。
[0076] 当能量由第一 MMC换流阀流向第二MMC换流阀时，第一 MMC换流阀输出的交流电 压固定幅值。预先设定第二MMC换流阀直流输出电压的期望电压值，即设定电压。通过控 制第一 MMC换流阀输出的第一交流电压和第二MMC换流阀接收的第二交流电压之间的相角 差来控制第二MMC换流阀输出的直流电压达到设定电压值。更具体的说是通过控制相角差 来调节子模块SM中直流储能电容的电压，从而使输出直流电压达到设定电压值。
[0077] 在本发明实施例中，系统控制模块6包括：电压控制器，如图7所示，电压控制器包 括：减法器11、比例积分调节器12、比例调解器13、加法器14。相角差是通过根据设定电压 与第二MMC换流阀输出的直流电压的差值经过调节器得到的。通过减法器11求得设定电 压V dra^f和直流电压V d。的差，并带入比例积分调节器12计算得到相角差_，进而生成具有 相角差Αφ的第一调制波和第二调制波，通过第一调制波和第二调制波分别调制第一交流 电压和第二交流电压，就可以使第一交流电压和第二交流电压之间具有相角差Δ.进而使 得直流电压Vd。追踪设定电压V d_f。
[0078] 进一步的，由于在第二MMC换流阀输出端功率突然升高时，只使用设定电压Vtorf 和直流电压Vd。的差生成的相角差来调节直流电压V d。的效果相对比较缓慢，因此引入第 二MMC换流阀输出端的实时功率Praf来形成第二相角差Δφ :2。通过减法器11计算设定电压 与所第二MMC换流阀输出的直流电压V d。的差值，经过比例积分调节器12计算得到第 一相角差&pl，根据第二MMC换流阀输出的功率Praf在比例调节器13的作用下形成第二相 角差Α?ρ_2:.，.通过加法器14叠加第一相角差Δφ?和第二相角差Δφ2得到相角差Δφ，进而生成 具有相角差Δφ的第一调制波和第二调制波。
[0079] 由于引入第二MMC换流阀输出端的实时功率P来生成相角差Δφ，在输出功率突然 变化的情况下，直流电压控制器也能迅速做出相应的反应，快速的调节第一调制波和第二 调制波之间的相角差，进而稳定直流电压V d。，使其迅速追踪到设定电压Vd_f。
[0080] 本发明实施例提供的直流-直流固态变压器基于控制两个交流电压源之间的相 角关系从而控制传输功率P的大小和方向的原理，通过控制第一 MMC换流阀输出电压和第 二MMC换流阀输入电压之间的相角差来调节第二MMC换流阀输出电压，使其达到设定的电 压值，从而实现了输入直流电压和输出直流电压间的高中低电压等级变化。
[0081] 第一换流阀控制模块和第二换流阀控制模块根据第一调制波和第二调制波形成 用于控制第一 MMC换流阀和第二MMC换流阀的脉冲信号。在本发明实施例中，第一换流阀控 制模块和第二换流阀控制模块采用最近电平控制（Nearest Level Control, NLC)方式调制 第一 MMC换流阀和第二MMC换流阀的输出和输入波形。最近电平控制主要包括两个步骤： 计算每个桥臂导通的子模块SM数量，然后通过该导通的子模块SM数量形成脉冲信号。
[0082] 以第一 MMC换流阀输出电压为例，图8所示为第一 MMC换流阀阶梯波调制的输出 波形us (t)。
[0083]
?t代表输出波形Us⑴的角度，Θ ^ Θ 5代表Us⑴ 的相位角。MMC通过多个直流电平的投入和切除使输出波形跟踪第一调制波，U。表示子模 块SM的直流电压平均值，Ud。表示输入直流电压值。η (通常是偶数）为上半桥含有的子模 块数，也等于下半桥含有的子模块数，这样每个桥臂总是只投入η个子模块。如果这η个子 模块由上、下半桥平均分担，则该桥臂输出电压为0。随着调制波瞬时值从〇开始升高，该桥 臂下半桥处于投入状态的子模块SM需要逐渐增加，而上半桥处于投入状态的子模块SM需 要相应地减少，使该桥臂输出的电压跟随调制波升高。最近电平控制将换流阀输出的电压 与调制波电压之差控制在（土U c/2)以内。
[0084] 采用最近电平控制可以最大限度的减低系统开关损耗，提高系统效率，并且阶梯 波调制器件开关频率低，开关损耗小，由于不需控制脉冲宽度，实现起来简单。对电平数很 多的MMC换流阀，可以很好的抑制输出谐波水平。
[0085] 进一步的，如图5所示，第一换流阀控制模块7和第二换流阀控制模块8都包括有 导通数计算子模块9,如图9所示，导通数计算子模块执行的操作具体步骤为：
[0086] 步骤S101、计算上一时刻桥臂内导通的上、下半桥子模块SM的个数，以及当前时 刻桥臂的直流输入平均电压；
[0087] 步骤S102、根据表达式D = modlev + 2 - m计算区别系数D，其中，modlev为第 一调制波或第二调制波电压与直流平均电压的比值，m为桥臂内上一时刻下半桥子模块SM 的导通数。
[0088] 步骤S103、若区别系数大于0. 5,则对下半桥子模块SM导通数加1，上半桥子模块 SM导通数减1。
[0089] 步骤S104、进而判断下半桥子模块SM导通数是否小于n，若小于n，则通过电压排 序子函数和桥臂子模块导通子函数计算出当前时刻桥臂子模块SM的导通数。若大于等于 η，则结束计算。
[0090] 步骤S105、若区别系数小于-0. 5,则对上半桥子模块SM导通数加1，下半桥子模 块SM导通数减1。
[0091] 步骤S106、进而判断下半桥子模块SM导通数是否小于n，若小于n，则通过电压排 序子函数和桥臂子模块导通子函数计算出当前时刻桥臂子模块SM的导通数。若大于等于 η，则结束计算。
[0092] 若区别系数小于等于0. 5且大于等于-0. 5,则结束计算。
[0093] 进一步的，如图5所示，第一换流阀控制模块7和第二换流阀控制模块8还包括： 脉冲信号生成子模块10,如图10所示，脉冲信号生成子模块10执行的具体操作步骤为：
[0094] 步骤S201、获取导通数计算子模块输出的桥臂子模块SM的导通数；
[0095] 步骤S202