一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法
【专利摘要】本发明提供一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法，该方法将子模块按电压划分为多个等级，依次进行控制，采用子模块电压分级控制的方法，将各子模块按电压大小分成m组，当需要充电或放电时，优先开通电压值最大或最小的组中的子模块，须开通的子模块数不够时，再依次开通较最大值稍小或较最小稍大的组中的子模块进行充放电，将桥臂上各子模块电压控制在一个范围内，相比传统的基于排序算法的均压方法，免去复杂的排序计算的时间，控制周期短，控制过程简单，适应电平数不断增加的模块化多电平换流器的需要。
【专利说明】一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统【技术领域】，尤其涉及一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法。
【背景技术】
[0002]基于电压源换流器的输电技术是一种新型的直流输电技术，相比传统直流输电具有很多好处。模块化多电平换流器是近年来发展的一种新型电压源换流器，它具有谐波小，损耗小等非常多的优点。
[0003]图1是模块化电平换流器一相的原理示意图。每个桥臂上有modulel~moduleN，共N个子模块。控制设备根据交流电压指令来决定在上下桥臂个需要开通或关断几个子模块，以产生合适的交流电压。并且，控制系统通过合适的算法保证每个子模块上的电压基本相等。
[0004]在模块化多电平型换流器控制中采用较多的有NLC算法。这种算法在每个控制时刻先将子模块上的电压值采回，按照从小到大的顺序对这些电压进行排序。然后根据桥臂上电流的方向确定需要打开的模块。比如，若此时桥臂电流为正，是对子模块上的电容充电，那么从电压最低的模块开始选择相应数量的模块，使之开通，其余模块则关断。
[0005]由于高的电平 数会减少电网上的谐波，减少滤波装置等，模块化多电平的电平数在不断提高。随着电平数的增加，每个控制周期要求的时间减小，但是排序运算所需的计算量却会增大。以冒泡算法为例，它的运算时间与电平数是平方关系。虽然也有些快速排序算法，但考虑到在电力行业我们要考虑最恶劣条件，应以每种算法最坏情况下的速度为判断标准，每种排序算法差别并不是很大。因此当电平数增加到一定程度，这种基于排序算法的控制将无法实现对换流器的控制。这已经成为阻碍模块化多电平换流器向更高电平数发展的一个瓶颈。因此非常有必要找到一种新的均压方法以适应模块化多电平换流器的子模块电平数不断增加的需要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种控制周期短，方法简单的用于模块化多电平换流器的子模块均压方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法，包括以下步骤:
[0009](I)采集各子模块上的电压值，将各子模块按照其电压值从小到大分成m组，第I组中各子模块电压均小于等于仏，第2组中各子模块电压均大于H1小于等于仏，第3组中各子模块电压均大于H2小于等于仏，、、、第m组中各子模块电压均大于nm，O U1 < U2 < U3
<U4^ > > < Um ；
[0010](2)根据控制系统发来的交流电压指令计算桥臂需要开通的子模块数量Nin ；
[0011](3)将采集的各子模块上电压值放在一个数组A中，数组的头部与尾部连接形成一个单向循环链表；
[0012](4)判断桥臂上的电流方向，若电流为负，表明开通的子模块将会被放电，电压会降低，则进行步骤(5);若电流为正，表明开通的子模块将会被充电，电压会升高，则进行步骤(6)；
[0013](5)遍历数组A，若数组元素的电压值属于第m组，则将其标记为将要开通，否则标记为将关断；若数组遍历完毕时找到的需开通子模块数小于η则重新遍历Α，此时将属于第m-Ι组的子模块标记为需开通模块；若结束时仍不够，则开始第三遍遍历，将属于第m-2组的子模块标记为开通；依次开通第m组至第I组子模块直到找到需开通子模块数等于n，则跳出循环进行步骤(7);
[0014](6)遍历数组A，若数组元素的电压值属于第I组，则将其标记为将要开通，否则标记为将关断；若数组遍历完毕时找到的需开通子模块数小于η则重新遍历Α，此时将属于第2组的子模块标记为需开通模块；若结束时仍不够，则开始第三遍遍历，将属于第3组的子模块标记为开通；依次开通第I组至第m组子模块直到找到需开通子模块数等于η，则跳出循环进行步骤(7);
[0015](7)触发需要打开的子模块，将各子模块电压控制在一个范围内。
[0016]每个控制周期移动数组A头指针一次，使各个子模块获得相同的导通和关断机
八
ο
[0017]步骤(2)中计算桥臂需要开通的子模块数量η步骤如下:
[0018](2.1)计算上桥臂指令电压Uuref和下桥臂指令电压Ief:
【权利要求】
1.一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法，其特征在于包括以下步骤: (O采集各子模块上的电压值，将各子模块按照其电压值从小到大分成m组，第I组中各子模块电压均小于等于U1，第2组中各子模块电压均大于U1小于等于U2,第3组中各子模块电压均大于U2小于等于U3,、、、第m组中各子模块电压均大于Um,O ^ U1 < U2 < U3<U4、、、< Um ; (2)根据控制系统发来的交流电压指令计算桥臂需要开通的子模块数量Nin； (3)将采集的各子模块上电压值放在一个数组A中，数组的头部与尾部连接形成一个单向循环链表； (4)判断桥臂上的电流方向，若电流为负，表明开通的子模块将会被放电，电压会降低，则进行步骤(5);若电流为正，表明开通的子模块将会被充电，电压会升高，则进行步骤(6)； (5)遍历数组A，若数组元素的电压值属于第m组，则将其标记为将要开通，否则标记为将关断；若数组遍历完毕时找到的需开通子模块数小于Nin则重新遍历A，此时将属于第m-Ι组的子模块标记为需开通模块；若结束时仍不够，则开始第三遍遍历，将属于第m-2组的子模块标记为开通；依次开通第m组至第I组子模块直到找到需开通子模块数等于n，则跳出循环进行步骤(7); (6)遍历数组A，若数组元素的电压值属于第I组，则将其标记为将要开通，否则标记为将关断；若数组遍历完毕时找到的需开通子模块数小于η则重新遍历Α，此时将属于第2组的子模块标记为需开通模块；若结束时仍不够，则开始第三遍遍历，将属于第3组的子模块标记为开通；依次开通第I组至第m组子模块直到找到需开通子模块数等于η，则跳出循环进行步骤(7); (7)触发需要打开的子模块，将各子模块电压控制在一个范围内。
2.根据权利要求1所述的用于模块化多电平换流器的子模块均压方法，其特征在于:每个控制周期移动数组A头指针一次，使各个子模块获得相同的导通和关断机会。
3.根据权利要求1所述的用于模块化多电平换流器的子模块均压方法，其特征在于，步骤(2)中计算桥臂需要开通的子模块数量η步骤如下: (2.1)计算卜.桥臂指令电压Uuref和下桥臂指令电压Utof:
【文档编号】H02M7/483GK103929081SQ201410148798
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】冯武彤, 王小强, 胡鑫明, 廖红伟 申请人:中国西电电气股份有限公司