一种DRU换流器的阀损耗计算方法和系统与流程

本发明涉及换流器阀损耗，尤其涉及一种dru换流器的阀损耗计算方法和系统。

背景技术：

1、随着电力电子技术的发展，二极管整流单元(dru)越来越受到学术界和工业界的关注。与其他低成本换流器拓扑相比，dru具有更小的功率损耗、更低的成本和更高的可靠性，在海上风电并网场景下表现出巨大的发展潜力。据估计，与mmc-hvdc方案相比，海上平台采用dru时的投资成本将降低65％，被广泛用于远距离海上风电。而dru的阀损耗大小对于系统的长期运行成本和运行性能起着至关重要的作用，直接关系到系统的安全稳定、经济运行。

2、目前，dru的阀损耗计算主要构建相应的仿真模型，通过仿真模型对dru的阀损耗进行计算，但计算结果精度依赖于仿真模型精度，且计算耗时较长，难以应用于电平数较高的dru-mmc系统，降低了dru-mmc系统运行的可靠性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种dru换流器的阀损耗计算方法和系统，解决了dru的阀损耗计算主要构建相应的仿真模型，通过仿真模型对dru的阀损耗进行计算，但计算结果精度依赖于仿真模型精度，且计算耗时较长，难以应用于电平数较高的dru-mmc系统，降低了dru-mmc系统运行的可靠性的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种dru换流器的阀损耗计算方法，应用于柔性低频系统内的dru换流器，包括：

3、当接收到待分析dru换流器的阀侧拓扑图时，按照预设周期获取所述待分析dru换流器对应的工况参数；

4、根据所述阀侧拓扑图和所述工况参数，确定对应的二极管数量值；

5、将所述工况参数输入预设的损耗分析模型，生成对应的损耗数据；

6、根据所述二极管数量值、所述周期和所述损耗数据，确定所述待分析dru换流器对应的阀损耗值。

7、可选地，所述工况参数包括桥臂最大流通电流、阀侧空载线电压，反向击穿电压和允许流通电流，所述根据所述阀侧拓扑图和所述工况参数，确定对应的二极管数量值的步骤，包括：

8、将所述阀侧空载线电压与所述反向击穿电压进行比值处理，生成第一比值；

9、将所述桥臂最大流通电流与所述允许流通电流进行比值处理，生成第二比值；

10、提取所述阀侧拓扑图的二极管串联数和二极管并联数，其中，所述二极管串联数大于或等于所述第一比值，所述二极管并联数大于或等于第二比值；

11、将所述二极管串联数和所述二极管并联数进行乘值处理，生成二极管数量值。

12、可选地，所述工况数据还包括通态电压、通态电阻、导通器件电流、正向截止电压、正向截止电阻和开关特性数据，所述损耗分析模型包括通态分析模型、截止分析模型和开关损耗分析模型，所述将所述工况参数输入预设的损耗分析模型，生成对应的损耗数据的步骤，包括：

13、将所述通态电压、所述通态电阻和所述导通器件电流输入所述通态分析模型，生成对应的二极管通态损耗值；

14、将所述正向截止电压和所述正向截止电阻输入所述截止分析模型，生成对应的二极管截止损耗值；

15、将所述开关特性数据和所述导通器件电流输入所述开关损耗分析模型，生成对应的开关损耗值；

16、采用所述二极管通态损耗值、二极管截止损耗值和开关损耗值作为损耗数据。

17、可选地，所述通态分析模型具体为：

18、

19、其中，pdcon为二极管通态损耗值，if为导通器件电流，vf0为通态电压，rf为通态电阻。

20、可选地，所述截止分析模型具体为：

21、

22、其中，pdoff为二极管截止损耗值，vd为正向截止电压，rdoff为正向截止电阻。

23、可选地，所述开关损耗分析模型具体为：

24、

25、其中，erec为开关损耗值，a为第一开关特性系数，b为第二开关特性系数，c为第三开关特性系数，k为温度修正系数。

26、可选地，所述根据所述二极管数量值、所述周期和所述损耗数据，确定所述待分析dru换流器对应的阀损耗值的步骤，包括：

27、将所述二极管数量值与预设的第一工况阈值进行乘值处理，生成第一乘值；

28、将所述第一乘值与预设的第二工况阈值进行乘值处理，生成第二乘值；

29、将所述第一乘值与所述二极管通态损耗值进行乘值处理，生成器件通态损耗值；

30、将所述第一乘值与所述二极管截止损耗值进行乘值处理，生成器件截止损耗值；

31、将所述第二乘值与所述开关损耗值进行乘值处理，生成第三乘值；

32、将所述第三乘值与所述周期进行比值处理，生成开关损耗值；

33、将所述开关损耗值、所述器件通态损耗值和所述器件截止损耗值进行加和处理，生成所述待分析dru换流器对应的阀损耗值。

34、本发明第二方面提供的一种dru换流器的阀损耗计算系统，应用于柔性低频系统内的dru换流器，包括：

35、获取模块，用于当接收到待分析dru换流器的阀侧拓扑图时，按照预设周期获取所述待分析dru换流器对应的工况参数；

36、提取模块，用于根据所述阀侧拓扑图和所述工况参数，确定对应的二极管数量值；

37、第一分析模块，用于将所述工况参数输入预设的损耗分析模型，生成对应的损耗数据；

38、第二分析模块，用于根据所述二极管数量值、所述周期和所述损耗数据，确定所述待分析dru换流器对应的阀损耗值。

39、可选地，所述工况参数包括桥臂最大流通电流、阀侧空载线电压，反向击穿电压和允许流通电流，所述提取模块，包括：

40、第一比值子模块，用于将所述阀侧空载线电压与所述反向击穿电压进行比值处理，生成第一比值；

41、第二比值子模块，用于将所述桥臂最大流通电流与所述允许流通电流进行比值处理，生成第二比值；

42、提取子模块，用于提取所述阀侧拓扑图的二极管串联数和二极管并联数，其中，所述二极管串联数大于或等于所述第一比值，所述二极管并联数大于或等于第二比值；

43、数量分析子模块，用于将所述二极管串联数和所述二极管并联数进行乘值处理，生成二极管数量值。

44、可选地，所述工况数据还包括通态电压、通态电阻、导通器件电流、正向截止电压、正向截止电阻和开关特性数据，所述损耗分析模型包括通态分析模型、截止分析模型和开关损耗分析模型，所述第一分析模块，包括：

45、第一分析子模块，用于将所述通态电压、所述通态电阻和所述导通器件电流输入所述通态分析模型，生成对应的二极管通态损耗值；

46、第二分析子模块，用于将所述正向截止电压和所述正向截止电阻输入所述截止分析模型，生成对应的二极管截止损耗值；

47、第三分析子模块，用于将所述开关特性数据和所述导通器件电流输入所述开关损耗分析模型，生成对应的开关损耗值；

48、采用所述二极管通态损耗值、二极管截止损耗值和开关损耗值作为损耗数据。

49、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

50、当接收到待分析dru换流器的阀侧拓扑图时，按照预设周期获取待分析dru换流器对应的工况参数，根据阀侧拓扑图和工况参数，确定对应的二极管数量值，将工况参数输入预设的损耗分析模型，生成对应的损耗数据，根据二极管数量值、周期和损耗数据，确定待分析dru换流器对应的阀损耗值。解决了dru的阀损耗计算主要构建相应的仿真模型，通过仿真模型对dru的阀损耗进行计算，但计算结果精度依赖于仿真模型精度，且计算耗时较长，难以应用于电平数较高的dru-mmc系统，降低了dru-mmc系统运行的可靠性的技术问题。本发明通过分析dru-mmc系统拓扑图的阀损耗分布特性，利用二极管数量值、损耗数据和周期进行精确计算，得到待分析dru换流器对应的阀损耗值。