混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統，特別是涉及混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統。
【背景技術】
[0002]級聯多電平換流器具有模塊化設計、交直流諧波含量低、電壓和容量擴展容易等優點，在柔性直流輸電領域獲得了廣泛應用。現有柔性直流輸電采用的級聯多電平換流器，其每個橋臂的功率模塊全部采用半橋結構。半橋結構的功率模塊不具備直流故障自清除能力，即在直流側發生雙極短路的情況下，半橋功率模塊反并聯二極管的“整流效應”使交流系統持續向故障點饋入短路電流，威脅換流閥等主設備安全。為了切除短路故障，需要跳開換流器交流側進線開關。該措施的故障清除速度較慢，故障清除后系統恢復輸電的速度也較慢。
[0003]混合型級聯多電平換流器包括多個橋臂，每個橋臂的功率模塊包括半橋功率模塊和全橋功率模塊，由于全橋功率模塊具備直流故障自清除能力，因此在合理配置半橋和全橋功率模塊數量的基礎上，混合型級聯多電平換流器也具備直流故障自清除能力。該方法清除直流雙極短路故障的速度較快，故障清除后系統恢復輸電的速度也較快。由于半橋、全橋功率模塊的混合使用，混合型級聯多電平換流器的功率模塊電容電壓平衡不同于半橋型、全橋型級聯多電平換流器。
[0004]目前已有學者提出半橋和全橋功率模塊間的平衡控制方法，該方法需要對半橋和全橋功率模塊電壓的平均值進行閉環控制，處理過程復雜、數據處理量大，對控制系統的處理能力有較高要求。
【發明內容】
[0005]基于此，有必要針對現有混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法處理過程復雜且數據處理量大的問題，提供一種簡單且數據處理量小的混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統。
[0006]一種混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法，混合型級聯多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0007]以所述混合型級聯多電平換流器中每個單個橋臂為研究對象，所述混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法包括步驟:
[0008]獲取每個單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個橋臂中所有功率模塊進行預設順序排序，獲得電容電壓排序結果；
[0009]獲取所述單個橋臂的參考波，對所述單個橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量，記錄所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量為符號M，其中，M為整數，當M為正數時，表示所述單個橋臂需要M個功率模塊輸出正電平，所述單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當M為負數時，表示所述單個橋臂需要ImI個功率模塊輸出負電平，所述單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平；
[0010]判斷所述單個橋臂的電流方向，并根據所述電容電壓排序結果、所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量M以及單個橋臂電流方向，調節所述單個橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0011 ] 一種混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡系統，混合型級聯多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0012]以所述混合型級聯多電平換流器中每個單個橋臂為研究對象，所述混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡系統包括步驟:
[0013]排序模塊，用于獲取每個單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個橋臂中所有功率模塊進行預設順序排序，獲得電容電壓排序結果；
[0014]功率模塊投入數量計數模塊，用于獲取所述單個橋臂的參考波，對所述單個橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量，記錄所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量為符號M，其中，M為整數，當M為正數時，表示所述單個橋臂需要M個功率模塊輸出正電平，所述單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當M為負數時，表示所述單個橋臂需要|M|個功率模塊輸出負電平，所述單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平；
[0015]調節模塊，用于判斷所述單個橋臂的電流方向，并根據所述電容電壓排序結果、所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量M以及單個橋臂電流方向，調節所述單個橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0016]本發明混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統，以所述混合型級聯多電平換流器中每個單個橋臂為研究對象，根據單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個橋臂中所有功率模塊進行預設順序排序，獲得電容電壓排序結果，對所述單個橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個橋臂所需投入的功率模塊數量M，根據電容電壓排序、單個橋臂所需投入的功率模塊數量M以及橋臂中電流方向合理安排單個橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的觸發脈沖，實現混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法第一個實施例的流程不意圖；
[0018]圖2為本發明混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法第二個實施例的流程不意圖；
[0019]圖3為三相混合型級聯多電平換流器的拓撲結構圖；
[0020]圖4為本發明混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡系統第一個實施例的結構示意圖；
[0021]圖5為本發明混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡系統第二個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1、圖2所示，一種混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法，混合型級聯多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0023]以混合型級聯多電平換流器中每個單個橋臂為研究對象，混合型級聯多電平換流器的電容電壓平衡方法包括步驟:
[0024]混合型多電平換流器中包括多個橋臂，每個橋臂均包括一部分全橋功率模塊和一部分半橋功率模塊，在本發明中，對混合型多電平換流器中各個橋臂單獨作為研究對象，即對混合型多電平換流器中各個橋臂進行如下操作，該操作對象為混合型多電平換流器中每一個橋臂。
[0025]SlOO:獲取每個單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓對單個橋臂中所有功率模塊進行預設順序排序，獲得電容電壓排序結果。
[0026]不區分單個橋臂中功率模塊類型(全橋功率模塊和半橋功率模塊)，獲取每個單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據單個橋臂中所有功率模塊的電容電壓對單個橋臂中所有功率模塊進行預設順序排序。這里的預設順序是指預先設定的順序，例如可以是升序或者降序排列，當選擇升序時，即根據功率模塊的電容電壓從小到大的順序排列功率模±夬，當選擇降序時，即根據功率模塊的電容電壓從大到小的順序排列功率模塊。
[0027]S200:獲取所述單個橋臂的參考波，對單個橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得單個橋臂所需投入的功率模塊數量，記錄單個橋臂所需投入的功率模塊數量為符號M，其中，M為整數，當M為正數時，表示單個橋臂需要M個功率模塊輸出正電平，單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當M為負數時，表示單個橋臂需要|M|個功率模塊輸出負電平，單個橋臂中剩余功率模塊輸出零電平。
[0028]單個橋臂的參考波可以借助相關儀器設備進行采集，對于就近取整原則，可以理解為選擇距離當前距離最近的整數，例如4.4就近取整為整數4 ;4.6就近取整為整數5 ;對于4.5這種特殊情況我們就近取整可以選擇4或5。需要指出，橋臂中功率模塊可以輸出正電平、可以輸出負電平也可以輸出零電平，符號M為單個橋臂所需投入的功率模塊數量，這里的數量不是單純指代單個橋臂所需投入的功率模塊的個數，M為整數，M可以為正或者為負，當M為正數時，表示單個橋臂需要M個功率模塊輸出正電平，單個橋臂中其他功率模塊輸出零電平，當M為負數時，表示單個橋臂需要|M|個功率模塊輸出負電平，單個橋臂中其他功率模塊輸出零電平。
[0029]S300:判斷單個橋臂的電流方向，并根據電容電壓排序結果、單個橋臂所需投入的功率模塊數量M以及單個橋臂電流方向，調節單個橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0030]單個橋臂中電流方向可以以單個橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容充放電方向作為基準，具體來說，可以以單個橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容充電方向為正，以單個橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容放電方向為負。
[0031]在其中一個實施例中，步驟S300具體包括:
[0032]S320:當M為正數時，判斷單個橋臂的電流方向的正負，當單個橋臂的電流方向為正時，將單個