混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统，特别是涉及混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统。
【背景技术】
[0002]级联多电平换流器具有模块化设计、交直流谐波含量低、电压和容量扩展容易等优点，在柔性直流输电领域获得了广泛应用。现有柔性直流输电采用的级联多电平换流器，其每个桥臂的功率模块全部采用半桥结构。半桥结构的功率模块不具备直流故障自清除能力，即在直流侧发生双极短路的情况下，半桥功率模块反并联二极管的“整流效应”使交流系统持续向故障点馈入短路电流，威胁换流阀等主设备安全。为了切除短路故障，需要跳开换流器交流侧进线开关。该措施的故障清除速度较慢，故障清除后系统恢复输电的速度也较慢。
[0003]混合型级联多电平换流器包括多个桥臂，每个桥臂的功率模块包括半桥功率模块和全桥功率模块，由于全桥功率模块具备直流故障自清除能力，因此在合理配置半桥和全桥功率模块数量的基础上，混合型级联多电平换流器也具备直流故障自清除能力。该方法清除直流双极短路故障的速度较快，故障清除后系统恢复输电的速度也较快。由于半桥、全桥功率模块的混合使用，混合型级联多电平换流器的功率模块电容电压平衡不同于半桥型、全桥型级联多电平换流器。
[0004]目前已有学者提出半桥和全桥功率模块间的平衡控制方法，该方法需要对半桥和全桥功率模块电压的平均值进行闭环控制，处理过程复杂、数据处理量大，对控制系统的处理能力有较高要求。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法处理过程复杂且数据处理量大的问题，提供一种简单且数据处理量小的混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统。
[0006]一种混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法，混合型级联多电平换流器中桥臂的功率模块包括全桥功率模块和半桥功率模块；
[0007]以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，所述混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法包括步骤:
[0008]获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果；
[0009]获取所述单个桥臂的参考波，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量，记录所述单个桥臂所需投入的功率模块数量为符号M，其中，M为整数，当M为正数时，表示所述单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平，当M为负数时，表示所述单个桥臂需要ImI个功率模块输出负电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平；
[0010]判断所述单个桥臂的电流方向，并根据所述电容电压排序结果、所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及单个桥臂电流方向，调节所述单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的输出电平。
[0011 ] 一种混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统，混合型级联多电平换流器中桥臂的功率模块包括全桥功率模块和半桥功率模块；
[0012]以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，所述混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统包括步骤:
[0013]排序模块，用于获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果；
[0014]功率模块投入数量计数模块，用于获取所述单个桥臂的参考波，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量，记录所述单个桥臂所需投入的功率模块数量为符号M，其中，M为整数，当M为正数时，表示所述单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平，当M为负数时，表示所述单个桥臂需要|M|个功率模块输出负电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平；
[0015]调节模块，用于判断所述单个桥臂的电流方向，并根据所述电容电压排序结果、所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及单个桥臂电流方向，调节所述单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的输出电平。
[0016]本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统，以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M，根据电容电压排序、单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及桥臂中电流方向合理安排单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的触发脉冲，实现混合型级联多电平换流器的电容电压平衡。
【附图说明】
[0017]图1为本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法第一个实施例的流程不意图；
[0018]图2为本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法第二个实施例的流程不意图；
[0019]图3为三相混合型级联多电平换流器的拓扑结构图；
[0020]图4为本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统第一个实施例的结构示意图；
[0021]图5为本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统第二个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]如图1、图2所示，一种混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法，混合型级联多电平换流器中桥臂的功率模块包括全桥功率模块和半桥功率模块；
[0023]以混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法包括步骤:
[0024]混合型多电平换流器中包括多个桥臂，每个桥臂均包括一部分全桥功率模块和一部分半桥功率模块，在本发明中，对混合型多电平换流器中各个桥臂单独作为研究对象，即对混合型多电平换流器中各个桥臂进行如下操作，该操作对象为混合型多电平换流器中每一个桥臂。
[0025]SlOO:获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压对单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果。
[0026]不区分单个桥臂中功率模块类型(全桥功率模块和半桥功率模块)，获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压对单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序。这里的预设顺序是指预先设定的顺序，例如可以是升序或者降序排列，当选择升序时，即根据功率模块的电容电压从小到大的顺序排列功率模±夬，当选择降序时，即根据功率模块的电容电压从大到小的顺序排列功率模块。
[0027]S200:获取所述单个桥臂的参考波，对单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得单个桥臂所需投入的功率模块数量，记录单个桥臂所需投入的功率模块数量为符号M，其中，M为整数，当M为正数时，表示单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，单个桥臂中剩余功率模块输出零电平，当M为负数时，表示单个桥臂需要|M|个功率模块输出负电平，单个桥臂中剩余功率模块输出零电平。
[0028]单个桥臂的参考波可以借助相关仪器设备进行采集，对于就近取整原则，可以理解为选择距离当前距离最近的整数，例如4.4就近取整为整数4 ;4.6就近取整为整数5 ;对于4.5这种特殊情况我们就近取整可以选择4或5。需要指出，桥臂中功率模块可以输出正电平、可以输出负电平也可以输出零电平，符号M为单个桥臂所需投入的功率模块数量，这里的数量不是单纯指代单个桥臂所需投入的功率模块的个数，M为整数，M可以为正或者为负，当M为正数时，表示单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，单个桥臂中其他功率模块输出零电平，当M为负数时，表示单个桥臂需要|M|个功率模块输出负电平，单个桥臂中其他功率模块输出零电平。
[0029]S300:判断单个桥臂的电流方向，并根据电容电压排序结果、单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及单个桥臂电流方向，调节单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的输出电平。
[0030]单个桥臂中电流方向可以以单个桥臂中对输出正电平的半桥功率模块电容充放电方向作为基准，具体来说，可以以单个桥臂中对输出正电平的半桥功率模块电容充电方向为正，以单个桥臂中对输出正电平的半桥功率模块电容放电方向为负。
[0031]在其中一个实施例中，步骤S300具体包括:
[0032]S320:当M为正数时，判断单个桥臂的电流方向的正负，当单个桥臂的电流方向为正时，将单个