CN108959757B - 一种线性分组排序方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性分组排序方法及装置，分别对基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中半桥子模块和全桥子模块进行线性升序排序，再将半桥子模块和全桥子模块的线性升序排序结果进行一次线性升序排序，只需要通过3N‑7次比较即可获得N个子模块的电容电压的升序排序，解决了现有的排序算法的计算复杂度高，且没有针对换流器的建模过程进行分析与结合，导致的无法达到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型最优的仿真效率的技术问题。

Description

一种线性分组排序方法及装置

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种线性分组排序方法及装置。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展，全桥MMC在直流故障穿越中起到了非常重要的作用，而已有的MMC等效模型在仿真超高电平MMC多端直流电网时，受排序算法复杂度的影响，仿真效率依然较低。

为此，加拿大曼尼托巴大学的Gole院士研究团队提出了一种基于梯形积分法的MMC等效模型，通过将开关器件用一双值可变电阻替换且关断电阻为一实际值，同时使用梯形积分法离散化子模块电容，并求出单个桥臂的戴维南等效电路，从而实现导纳矩阵的降阶，开创了MMC高精度与高效率并重的建模研究新领域。该模型的仿真精度非常高，但仅对半桥子模块进行了验证，尚未覆盖所有的子模块类型。同时，该方法没有结合换流器的建模过程对均压排序算法进行优化，在排序算法上的效率依然没有达到最优水平，在仿真由大量超高电平半、全桥子模块混合型MMC构成的多端直流电网时，计算效率依然较低，随着换流器电平数、端数的增加，仿真用时将明显增加。

目前MMC子模块电容电压排序算法主要包含冒泡法、质因子分解法、希尔排序法等方法，但上述排序算法的时间复杂度都为非线性，排序效率较低。基于修正优化归并排序虽然时间复杂度能降为线性，但均压效果无法做到与冒泡法严格等效，一致性要差于冒泡法。

发明内容

本发明提供了一种线性分组排序方法及装置，解决了现有的排序算法的计算复杂度高，且没有针对换流器的建模过程进行分析与结合，导致的无法达到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型最优的仿真效率的技术问题。

本发明提供了一种线性分组排序方法，包括：

S11、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

S12、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

S13、根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

S14、根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

S15、根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

S16、根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

S17、根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序。

可选地，还包括：

S21、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

S22、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列。

可选地，步骤S11和步骤S21之前还包括：

判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，执行步骤S11，若否，则桥臂输出负电平，执行步骤S21。

可选地，步骤S13至S17中，对两组内的子模块的电容电压进行升序排序具体为：

S00、初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

S01、将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

S02、将较大的元素对应的计数符号加一后，返回步骤S01重新进行比较。

可选地，基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入状态包括正投入状态和负投入状态。

本发明提供了一种线性分组排序装置，包括：

第一分组单元，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第一更新单元，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

第一比较单元，用于根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第二比较单元，用于根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第三比较单元，用于根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第四比较单元，用于根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第五比较单元，用于根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序。

可选地，还包括：

第二分组单元，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第二更新单元，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列。

可选地，还包括：

判断单元，用于判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，跳转至第一分组单元，若否，则桥臂输出负电平，跳转至第二分组单元。

可选地，第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、第四比较单元和第五比较单元中均包括：

初始化子单元，用于初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

比较子单元，用于将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

迭代子单元，用于将较大的元素对应的计数符号加一后，跳转至比较子单元重新进行比较。

可选地，基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入状态包括正投入状态和负投入状态。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种线性分组排序方法，包括：S11、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；S12、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；S13、根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；S14、根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；S15、根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；S16、根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；S17、根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序。

本发明中，分别对基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中半桥子模块和全桥子模块进行线性升序排序，再将半桥子模块和全桥子模块的线性升序排序结果进行一次线性升序排序，只需要通过3N-7次比较即可获得N个子模块的电容电压的升序排序，解决了现有的排序算法的计算复杂度高，且没有针对换流器的建模过程进行分析与结合，导致的无法达到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型最优的仿真效率的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种线性均压排序方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的一种线性均压排序装置的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的一种线性均压排序装置中第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、第四比较单元和第五比较单元的共同结构示意图；

图4为全桥子模块的电路示意图；

图5为全桥子模块的伴随电路示意图；

图6为本发明中线性分组排序方法的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种线性分组排序方法及装置，解决了现有的排序算法的计算复杂度高，且没有针对换流器的建模过程进行分析与结合，导致的无法达到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型最优的仿真效率的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供的一种线性均压排序方法的一个实施例，包括：

101、判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，执行步骤102，若否，则桥臂输出负电平，执行步骤109。

102、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

103、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

首先针对全桥子模块进行证明。利用快速嵌套同时求解法并以矩阵的形式来进行求解和证明，避免了电路结构上的等效变换，使证明方式更具一般性。将全桥子模块的伴随电路全部转化为导纳支路的形式，如图5所示，其中G_P为电容的泄露电导。

根据图5列写全桥子模块的全结点电压方程如公式(1)所示。

全结点电压方程中的不定导纳阵不可逆，且为了便于求出子模块的诺顿等效参数，这里以节点2为参考节点，则(1)变为：

式(2)可以写成如下的形式：

其中，下标为EX表示外部节点(1、2号节点)，即为与子模块外部电路相连的节点，下标为IN表示内部节点(3、4号节点)，也即不可及节点。利用快速嵌套同时求解法对式(3)进行处理，即用外部节点的信息来说表示内部节点的信息，消去内部的节点。

Y₁₁V_EX+Y₁₂V_IN＝J_EX+I_EX (4)

Y₂₁V_EX+Y₂₂V_IN＝J_IN+I_IN＝J_IN (5)

从(5)中可以解出V_IN，如果求出V_EX，则可以利用(6)式求解各子模块电容电压。

将(6)代入(4)可以得到：

在式(7)中，令：

其中(8)为诺顿等效电导，(9)为诺顿等效电流源，则最终可以得到形如(10)的等式：

前文已经提到，子模块以节点2为参考节点，因此矩阵Y₁₁中只有一个元素，也即Y₁₁降阶为一个实数，因此方程(10)变为了一个实数方程，I_EX则为桥臂电流I_ARM。通过(10)解出V_EX：

将式(11)代入(6)中

式(12)中V_SMEQ为子模块的等效戴维南电压源。将全桥子模块的结点电压方程按照上述步骤处理，式(12)中的V_IN中包含电容两端两个节点的电压。在后续内容中，令G₁+G₂＝G_L，G₃+G₄＝G_S，G₂G₃G₄+G₁G₃G₄+G₁G₂G₄+G₁G₂G₃＝G_H，则全桥子模块的电容电压，如(13)所示。

在(13)中，V_CEQ(t-△T)＝I_CEQ(t-△T)·R_C。

若采用梯形积分法离散化子模块电容，则：

若想得到V_C(t)和V_C(t-ΔT)的关系，则应从式(13)和(14)入手，消去V_CEQ(t-△T)和I_C(t-△T)。则先求出V_C(t)和I_C(t)的关系。将(14)的第一行代入(13)中可得：

则V_C(t)和I_C(t)的关系可以求出：

通过(16)可求出V_C(t-△T)和I_C(t-△T)的关系，随后将(14)的第二行代入(13)中并根据V_C(t-△T)和I_C(t-△T)的关系，在此过程中，由于G₁和G₂，G₃和G₄之间为互补关系，因此G_L，G_S，G_H均为常数，最终可以得到V_C(t)和V_C(t-ΔT)如(17)所示。

其中G_i’(i＝1,2,3,4)为上一时刻的开关器件的等效电导值，可以很容易地证明V_C(t-ΔT)的系数在正常运行的情况下是大于0的。

假设第M个子模块和第N个子模块在同一组中，并且在t时刻V_CM(t-ΔT)≥V_CN(t-ΔT)，则根据式(17)可以得到：

由于第M个子模块和第N个子模块在t时刻处于同一个组中，因此二者通断状态相同，则式(18)和(19)中对应的电导参数均相等，对二式做差可得：

根据前面的假设有V_CM(t-ΔT)-V_CN(t-ΔT)≥0，则由式(20)可知，显然V_CM(t)-V_CN(t)≥0，即在后退欧拉法下，任意两个同组内的子模块电容电压更新前后其大小关系不发生变化。从而证明了在关断电组取实际值的时候，同一组内呈升序排列的子模块电容电压在一个仿真步长内完成更新后，依然为升序排列。排序算法示意图如图6所示。

而该算法具体分组的个数的依据可以从式(17)中看出，若想求出V_CM(t)-V_CN(t)与V_CM(t-ΔT)-V_CN(t-ΔT)的符号关系，在做差时必需要消去与I_ARM(t)有关的项，即消去(G₁G₄-G₂G₃)项，而该项与全桥子模块的投切状态有关，因此根据全桥子模块的控制方式和投切状态，可以确定在桥臂输出正电平(或负电平)时，在梯形积分法下，基于全桥子模块的分组排序算法应分4组进行排序，算法复杂度为2N_FB-3。

而由于半桥子模块和全桥子模块结构相近，因此该证明过程可以很显然地退化应用到半桥MMC戴维南等效模型中去，即在上述式子中令G₃＝0，G₄→∞即可退化到半桥MMC。其子模块电容电压如(20)所示。

基于半桥子模块的分组排序算法也应分4组进行排序，算法复杂度为2N_HB-3。

因此该线性分组排序的思想亦可拓展到半-全混合型MMC中来，即先对半桥和全桥子模块电容电压分别进行线性分组排序，再将全桥子模块和半桥子模块的两组结果再进行一次线性分组排序，总的算法复杂度为2N_FB-3+2N_HB-3+N-1＝3N-7，可大幅提高仿真效率。

104、根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

105、根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

106、根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

107、根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

108、根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序；

109、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

110、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

其中，步骤104至108中，对两组内的子模块的电容电压进行升序排序具体为：

001、初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

002、将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

003、将较大的元素对应的计数符号加一后，返回步骤002重新进行比较；

需要说明的是，以A₁、B₁两组为例，假设A₁、B₁两组升序排列的子模块电容电压分别为{a₁,a₂,...,a_M}，{b₁,b₂,...,b_K}，现引入两个计数符号P_ON和P_OFF。在排序的初始时刻，P_ON＝1，P_OFF＝1。A₁组中第1个元素a₁与B₁组中第一个元素b₁进行比较。如果b₁＜a₁，则b₁移动到“电压顺序表”中的第一个元素位置，同时P_ON＝1，P_OFF＝2，这意味着在下次比较中，a₁将和b₂比较，反之亦反。最终得到的电容电压升序列表为E₁组。

本发明中，分别对基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中半桥子模块和全桥子模块进行线性升序排序，再将半桥子模块和全桥子模块的线性升序排序结果进行一次线性升序排序，只需要通过3N-7次比较即可获得N个子模块的电容电压的升序排序，解决了现有的排序算法的计算复杂度高，且没有针对换流器的建模过程进行分析与结合，导致的无法达到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型最优的仿真效率的技术问题。

以上是对本发明提供的一种线性均压排序方法的一个实施例进行的说明，以下将对本发明提供的一种线性均压排序装置的一个实施例进行说明。

请参阅图2，本发明提供了一种线性均压排序装置的一个实施例，包括：

判断单元201，用于判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，跳转至第一分组单元202，若否，则桥臂输出负电平，跳转至第二分组单元209；

第一分组单元202，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第一更新单元203，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

第一比较单元204，用于根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第二比较单元205，用于根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第三比较单元206，用于根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第四比较单元207，用于根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第五比较单元208，用于根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序；

第二分组单元209，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第二更新单元210，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；

第一比较单元204、第二比较单元205、第三比较单元206、第四比较单元207和第五比较单元208中均包括：

初始化子单元301，用于初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

比较子单元302，用于将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

迭代子单元303，用于将较大的元素对应的计数符号加一后，跳转至比较子单元重新进行比较。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线性分组排序方法，其特征在于，包括：

S11、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

S12、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；其中，V_c(t)是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电压，I_C(t)是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电流，R_C是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电容，V_C(t-ΔT)是指t-ΔT时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电压；

S13、根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

S14、根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

S15、根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

S16、根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

S17、根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序。

2.根据权利要求1所述的线性分组排序方法，其特征在于，还包括：

S21、当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

S22、根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列。

3.根据权利要求2所述的线性分组排序方法，其特征在于，步骤S11和步骤S21之前还包括：

判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，执行步骤S11，若否，则桥臂输出负电平，执行步骤S21。

4.根据权利要求1所述的线性分组排序方法，其特征在于，步骤S13至S17中，对两组内的子模块的电容电压进行升序排序具体为：

S00、初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

S01、将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

S02、将较大的元素对应的计数符号加一后，返回步骤S01重新进行比较。

5.根据权利要求1所述的线性分组排序方法，其特征在于，基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入状态包括正投入状态和负投入状态。

6.一种线性分组排序装置，其特征在于，包括：

第一分组单元，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出正电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内半桥子模块分为A₁、B₁、C₁、D₁四组，全桥子模块分为A₂、B₂、C₂、D₂四组，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第一升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第一更新单元，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块的电容电压的更新，得到A₁、B₁、C₁、D₁四组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，A₂、B₂、C₂、D₂四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列；其中，V_c(t)是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电压，I_C(t)是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电流，R_C是指t时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电容，V_C(t-ΔT)是指t-ΔT时刻A₁、B₁、C₁、D₁、A₂、B₂、C₂、D₂八组完成子模块中任一个完成子模块的电压；

第一比较单元，用于根据A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₁、B₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₁组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₁、D₁两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E₂组的半桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第二比较单元，用于根据E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压的第三升序排序，对E₁、E₂两组内的半桥子模块的电容电压进行升序排序，得到E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第三比较单元，用于根据A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对A₂、B₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₁组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，同时，根据C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列，对C₂、D₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F₂组的全桥子模块的电容电压的第三升序排序；

第四比较单元，用于根据F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压的第三升序排序，对F₁、F₂两组内的全桥子模块的电容电压进行升序排序，得到F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排序；

第五比较单元，用于根据E组的半桥子模块的电容电压的第四升序排列和F组的全桥子模块的电容电压的第四升序排列，对E、F两组内的子模块的电容电压进行升序排序，得到基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的所有子模块的电容电压的第五升序排序。

7.根据权利要求6所述的线性分组排序装置，其特征在于，还包括：

第二分组单元，用于当基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中桥臂输出负电压时，根据t和t-△T两个时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的全桥子模块的投入或切除状态，将一个桥臂内全桥子模块分为G₁、G₂、G₃、G₄四组，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第一升序排列；

第二更新单元，用于根据V_c(t)＝I_C(t)·R_C+V_C(t-ΔT)分别对G₁、G₂、G₃、G₄四组完成全桥子模块的电容电压的更新，得到G₁、G₂、G₃、G₄四组内的全桥子模块的电容电压的第二升序排列。

8.根据权利要求7所述的线性分组排序装置，其特征在于，还包括：

判断单元，用于判断控制系统给出的t时刻基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中单个桥臂需要导通的子模块的个数是否大于0，是若，则桥臂输出正电平，跳转至第一分组单元，若否，则桥臂输出负电平，跳转至第二分组单元。

9.根据权利要求6所述的线性分组排序装置，其特征在于，第一比较单元、第二比较单元、第三比较单元、第四比较单元和第五比较单元中均包括：

初始化子单元，用于初始化第一计数符号P_ON＝1和第二计数符号P_OFF＝1；

比较子单元，用于将第一组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第一计数符号的第一元素，与第二组内的子模块的电容电压的升序排列中序号为第二计数符号的第二元素进行大小比较，将较小的元素移动至新的升序排列中；

迭代子单元，用于将较大的元素对应的计数符号加一后，跳转至比较子单元重新进行比较。

10.根据权利要求6所述的线性分组排序装置，其特征在于，基于梯形积分法的半全混合型MMC戴维南等效模型中的半桥子模块和全桥子模块的投入状态包括正投入状态和负投入状态。

Images