CN110399647B - 一种柔性直流换流阀损耗计算方法、装置和设备 - Google Patents

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CN110399647B CN201910585458.0A CN201910585458A CN110399647B CN 110399647 B CN110399647 B CN 110399647B CN 201910585458 A CN201910585458 A CN 201910585458A CN 110399647 B CN110399647 B CN 110399647B
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Abstract

本发明公开了一种柔性直流换流阀损耗计算方法，包括步骤：采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压；根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗。本发明还公开了一种柔性直流换流阀损耗计算装置和柔性直流换流阀损耗计算设备。采用本发明实施例，能更加精准地计算柔性直流换流阀的损耗，且操作方法简单方便，能有效实现对实际工程中柔性直流换流阀损耗的准确计算，为其损耗优化提供可靠标准。

Description

一种柔性直流换流阀损耗计算方法、装置和设备
技术领域
本发明涉及柔性直流输电领域，尤其涉及一种柔性直流换流阀损耗计算方法。
背景技术
随着电力电子器件的发展，以及风力、太阳能等可再生能源发电技术的应用，柔性直流输电技术在国内外得到了快速发展和应用。相对传统的高压直流输电技术，柔性直流输电是一种控制更加灵活、谐波更少的新型直流输电方式，是基于可关断器件和脉冲宽度调制技术的电压源型换流器构成的直流输电系统，在新能源并网、孤岛供电以及异步联网等领域已有广泛应用。因此，柔性直流换流阀的损耗计算也引起了广泛注意，为保证损耗特性响应的可信度，需要制定适用于工程估算的柔性直换流阀损耗计算标准算法，统一损耗参数拟合方法和损耗计算方法，标准化损耗计算结果的形式。
根据IEC62751-2(Power losses in voltage sourced converter(VSC)valvesfor high-voltage direct current(HVDC)systems-Part 2：Modular multilevelconverters)标准规定，一般而言，换流阀损耗可被细分为九大部分：
1)PV1：IGBT通态损耗；
2)PV2：二极管通态损耗；
3)PV3：阀的其他通态损耗；
4)PV4：与直流电压相关的损耗；
5)PV5：阀的直流电容器损耗；
6)PV6：IGBT的开关损耗；
7)PV7：二极管关断损耗；
8)PV8：阻尼元件损耗；
9)PV9：阀电子电路功耗。
在现有技术中，国内外柔性直流换流阀损耗计算方法，是采用基于解析表达式的功率器件损耗计算方法，其基本思想是将最近电平逼近调制策略近似为PWM调制策略。在实际工程中，如果采用理想的PWM载波移相调制方法进行近似，可能会有较大误差，尤其是系统的拓扑结构和调制方法变得复杂时，例如全半桥混合拓扑、系统注入三次谐波等，功率模块工作模式和器件切换时序也相应会增多，PWM近似法误差还会进一步扩大。而且由于电容电压的瞬时值计算较为复杂，在现有的损耗计算中，采用了将电容电压假设为恒定值的方法，然而在实际工程中，电容电压通常会有±10％左右的波动，这也会对损耗的计算结果造成一定程度的影响。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种柔性直流换流阀损耗计算方法、装置和设备，更加精准地计算柔性直流换流阀的损耗，且操作方法简单方便，能有效实现对实际工程中柔性直流换流阀损耗的准确计算，为其损耗优化提供可靠标准。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种柔性直流换流阀损耗计算方法，包括步骤：
采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压；
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；其中，所述IGBT通态损耗公式满足：
PV1＝ITre×(r0T×ITre+V0T)；
其中，PV1为所述IGBT通态损耗，r0T为所述IGBT斜率电阻的平均值，ITre为通过所述IGBT的实时桥臂电流，V0T为所述IGBT的阈值电压的平均值；
所述二极管通态损耗公式满足：
PV2＝IDre×(r0D×IDre+V0D)；
其中，PV2为所述二极管通态损耗，r0D为所述二极管斜率电阻的平均值，IDre为通过所述二极管的实时桥臂电流，V0D为所述二极管的阈值电压的平均值。
作为上述方案的改进，所述仿真波形信息还包括开关函数数字量信息；记录所述开关函数数字量信息包括步骤：
判断所述换流阀功率模块的结构类型；
当所述换流阀功率模块的类型为半桥结构时，记录第一开关函数数字量；
当所述换流阀功率模块的类型为全桥结构时，记录第一开关函数数字量和第二开关函数数字量；其中，所述第一开关函数数字量和第二开关函数数字量用于反映所述换流阀功率模块中所述IGBT的工作状态。
作为上述方案的改进，还包括计算IGBT开关损耗和二极管关断损耗；其中，所述IGBT开关损耗为所述IGBT的开通能量Eon和关断能量Eoff之和；所述二极管关断损耗为所述二极管的反向回复能量Erec；
所述开通能量Eon与所述IGBT开通时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述关断能量Eoff与所述IGBT关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述反向回复能量Erec与所述二极管关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系。
作为上述方案的改进，所述计算IGBT开关损耗和二极管关断损耗，包括步骤：
根据所述波形文件信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗；其中，所述IGBT开关损耗公式满足：
PV6＝Eon+Eoff；
Figure BDA0002114415100000031
Figure BDA0002114415100000041
其中，PV6为所述IGBT开关损耗，Eon为所述IGBT的开通能量，Eoff为所述IGBT的关断能量，i1表示流过所述IGBT的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Eon(Inom，Vnom)、Eoff(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由IGBT的使用手册提供；
所述二极管关断损耗公式满足：
Figure BDA0002114415100000042
其中，PV7为所述二极管关断损耗，Erec为所述二极管的反向回复能量，i2表示流过所述二极管的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Erec(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由二极管的使用手册提供。
作为上述方案的改进，结温对所述IGBT开关损耗和二极管关断损耗的影响采用线性插值关系，取25℃和125℃之间的直线。
作为上述方案的改进，所述换流阀功率模块的总损耗为PV1至PV9之和，满足关系：
Figure BDA0002114415100000043
其中，PVT为所述换流阀功率模块的总损耗，所述换流阀功率模块的其他通态损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、直流电容器损耗PV5、阻尼元件损耗PV8和电子电路功耗PV9按照IEC62751-2标准规定的方法计算得到。
作为上述方案的改进，所述仿真波形采用Comtrade 99标准格式；以1s为计算周期，以50us为步长，采集所述仿真波形信息。
作为上述方案的改进，所述桥臂电流的正方向是由直流正极流向直流负极的方向。
本发明实施例还提供了一种柔性直流换流阀损耗计算装置，包括采集模块和计算模块；其中，
所述采集模块，用于采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压；
所述计算模块，用于根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗。
本发明实施例还提供了一种柔性直流换流阀损耗计算设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的柔性直流换流阀损耗计算方法。
与现有技术相比，本发明公开的一种柔性直流换流阀损耗计算方法、装置和设备，根据柔性直流换流阀功率模块实际运行的仿真波形，实时采集功率模块中各器件的桥臂电流和电容电压，通过预先设置功率模块器件的通态损耗、开关损耗与电流电压的关系式，精准地计算得到柔性直流换流阀中IGBT和二极管的通态损耗、开关损耗，从而更加精准地计算柔性直流换流阀功率模块的总损耗，且操作方法简单方便，能有效实现对实际工程中柔性直流换流阀损耗的准确计算，为其损耗优化提供可靠标准。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种柔性直流换流阀损耗计算方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种柔性直流换流阀损耗计算方法中记录开关函数数字量信息的步骤流程示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种优选的柔性直流换流阀损耗计算方法的流程示意图；
图4是本发明实施例二提供的一种柔性直流换流阀损耗计算装置的结构示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种柔性直流换流阀损耗计算设备的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1，是本发明实施例提供的一种柔性直流换流阀损耗计算方法的流程示意图。本发明实施例提供的一种柔性直流换流阀损耗计算方法包括步骤S11至S12。
S11、采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压。
具体地，通过导入由RT-LAB、RTDS及PSCAD等仿真软件记录的实际运行的仿真波形文件，采集仿真波形文件中包含的仿真波形信息，根据所述仿真波形信息记录换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压等信息。
优选地，还可以通过仿真波形信息得到所述换流阀功率模块中各个器件的电流波形和功率脉冲波形等，以方便对换流阀功率模块的桥臂电流和电容电压等信息的采集和记录。
更优选地，所述仿真波形采用国际通用的Comtrade 99标准格式；以1s为计算周期，以50us为步长，采集所述仿真波形信息，记录桥臂电流(kA)和电容电压(kV)两组模拟量数据。所述桥臂电流的正方向是由直流正极流向直流负极的方向。
S12、根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗。
通过预先设置IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，实时采集换流阀功率模块的仿真波形信息，包括实时桥臂电流等信息，再通过读取IGBT和二极管器件的斜率电阻、阈值电压等信息，代入所述通态损耗公式中，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗PV1和二极管通态损耗PV2。
具体地，所述IGBT通态损耗公式满足：
PV1＝ITre×(r0T×ITre+V0T)；
其中，PV1为所述IGBT通态损耗，r0T为所述IGBT在相应工作条件下，所述IGBT斜率电阻的平均值，ITre为通过所述IGBT的实时桥臂电流，V0T为所述IGBT在相应工作状态下，所述IGBT的阈值电压的平均值；
所述二极管通态损耗公式满足：
PV2＝IDre×(r0D×IDre+V0D)；
其中，PV2为所述二极管通态损耗，r0D为所述二极管在相应工作条件下，所述二极管斜率电阻的平均值，IDre为通过所述二极管的实时桥臂电流，V0D为所述二极管在相应工作状态下，所述二极管的阈值电压的平均值。
作为优选，所述仿真波形信息还包括开关函数数字量信息。参见图2，是本发明实施例一提供的一种柔性直流换流阀损耗计算方法中记录开关函数数字量信息的步骤流程示意图，记录所述开关函数数字量信息包括步骤S111至S113。
S111、判断所述换流阀功率模块的结构类型。
S112、当所述换流阀功率模块的类型为半桥结构时，记录第一开关函数数字量。
S113、当所述换流阀功率模块的类型为全桥结构时，记录第一开关函数数字量和第二开关函数数字量。
其中，所述第一开关函数数字量和第二开关函数数字量用于反映所述换流阀功率模块中所述IGBT的工作状态。
具体地，所述换流阀功率模块包括半桥结构功率模块和全桥结构功率模块。当所述换流阀功率模块的结构类型为半桥结构时，记录第一开关函数数字量。所述第一开关函数数字量的名称为“TS1”，其中，“0”代表IGBT1关断，IGBT2导通；“1”代表IGBT1导通，IGBT2关断，变量描述为“1”。
当所述换流阀功率模块的结构类型为全桥结构时，记录第一开关函数数字量和第二开关函数数字量。所述第一开关函数数字量的名称为“TS1”，其中，“0”代表IGBT1关断，IGBT2导通；“1”代表IGBT1导通，IGBT2关断，变量描述为“1”。所述第二开关函数数字量的名称为“TS2”，其中，“0”代表IGBT3关断，IGBT4导通；“1”代表IGBT3导通，IGBT4关断，变量描述为“2”。模拟量通道最大输出设为4096。
根据记录的开关函数数字量信息，表示换流阀功率模块中开关器件IGBT的开通状态或关断状态，反映换流阀功率模块所处的工作状态。
优选地，还包括计算IGBT开关损耗和二极管关断损耗；其中，所述IGBT开关损耗为所述IGBT的开通能量Eon和关断能量Eoff之和；所述二极管关断损耗为所述二极管的反向回复能量Erec；
所述开通能量Eon与所述IGBT开通时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述关断能量Eoff与所述IGBT关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述反向回复能量Erec与所述二极管关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系。
具体地，参见图3，是本发明实施例一提供的一种优选的柔性直流换流阀损耗计算方法的流程示意图。在上述步骤S12之后，还包括步骤S13。
S13、根据所述波形文件信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗。
根据所述IGBT的开通能量Eon与所述IGBT开通时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系，所述IGBT的关断能量Eoff与所述IGBT关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系，预先设置开通能量和关断能量的计算公式，以开通能量和关断能量的和作为所述IGBT的开关损耗PV6。同时，根据所述二极管的反向回复能量Erec与所述二极管关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系，预先设置反向回复能量的计算公式，以作为所述二极管的关断损耗PV7。以实时采集到的功率模块的桥臂电流和电容电压信息，代入所述计算公式中，得到所述换流阀功率模块的IGBT开关损耗PV6和二极管关断损耗PV7。
具体地，所述IGBT开关损耗公式满足：
PV6＝Eon+Eoff；
Figure BDA0002114415100000091
Figure BDA0002114415100000092
其中，PV6为所述IGBT开关损耗，Eon为所述IGBT的开通能量，Eoff为所述IGBT的关断能量，i1表示流过所述IGBT的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Eon(Inom，Vnom)、Eoff(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由器件厂家提供的IGBT的使用手册提供；
所述二极管关断损耗公式满足：
Figure BDA0002114415100000093
其中，PV7为所述二极管关断损耗，Erec为所述二极管的反向回复能量，i2表示流过所述二极管的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Erec(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由器件厂家提供的二极管的使用手册提供。
优选地，结温对所述IGBT开关损耗和二极管关断损耗的影响采用线性插值关系，取25℃和125℃之间的直线。
根据器件厂家提供的IGBT的使用手册和二极管的使用手册，得到IGBT和二极管的结温特性图，取25℃和125℃之间的直线，采用线性插值关系计算对损耗参数的影响。
优选地，所述换流阀功率模块的总损耗为PV1至PV9之和，满足关系：
Figure BDA0002114415100000101
其中，PVT为所述换流阀功率模块的总损耗，所述换流阀功率模块的其他通态损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、直流电容器损耗PV5、阻尼元件损耗PV8和电子电路功耗PV9按照IEC62751-2标准规定的方法计算得到。
柔性直流换流阀功率模块的总损耗包括IGBT通态损耗PV1、二极管通态损耗PV2、阀的其他通态损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、阀的直流电容器损耗PV5、IGBT的开关损耗PV6、二极管关断损耗PV7、阻尼元件损耗PV81和阀电子电路功耗PV9。其中，主要的损耗为IGBT通态损耗PV1和二极管通态损耗PV2，IGBT的开关损耗PV6和二极管关断损耗PV7也为重要损耗。根据各器件通态损耗、开关损耗与功率模块电流电压的关系，计算得到IGBT通态损耗PV1、二极管通态损耗PV2、IGBT的开关损耗PV6和二极管关断损耗PV7。再根据IEC62751-2标准规定的方法，计算得到换流阀功率模块的其他通态损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、直流电容器损耗PV5、阻尼元件损耗PV8和电子电路功耗PV9。以PV1至PV9的和作为换流阀功率模块的总损耗PVT。
本发明实施例提供了一种柔性直流换流阀损耗计算方法，根据柔性直流换流阀功率模块实际运行的仿真波形，实时采集功率模块中各器件的桥臂电流和电容电压，通过预先设置功率模块各器件的通态损耗、开关损耗与电流电压的关系式，精准地计算得到柔性直流换流阀中IGBT和二极管的通态损耗、开关损耗，从而更加精准地计算柔性直流换流阀功率模块的总损耗，且操作方法简单方便，能有效实现对实际工程中柔性直流换流阀损耗的准确计算，为其损耗优化提供可靠标准。
实施例二
参见图4，是本发明实施例提供的一种柔性直流换流阀损耗计算装置的结构示意图，本发明实施例提供的的一种柔性直流换流阀损耗计算装置20，包括采集模块21和计算模块22；其中
所述采集模块21，用于采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压。
所述计算模块22，用于根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗。
所述柔性直流换流阀损耗计算装置20的工作过程可参考上述实施例一所述的柔性直流换流阀损耗计算方法的工作过程，在此不做赘述。
本发明实施例提供了一种柔性直流换流阀损耗计算装置，所述采集模块根据柔性直流换流阀功率模块实际运行的仿真波形，实时采集功率模块中各器件的桥臂电流和电容电压。所述计算模块通过预先设置的功率模块各器件的通态损耗、开关损耗与电流电压的关系式，精准地计算得到柔性直流换流阀中IGBT和二极管的通态损耗、开关损耗，从而更加精准地计算柔性直流换流阀功率模块的总损耗。且操作方法简单方便，能有效实现对实际工程中柔性直流换流阀损耗的准确计算，为其损耗优化提供可靠标准。
实施例三
参见图5，是本发明实施例提供的一种柔性直流换流阀损耗计算设备。本实施例提供的柔性直流换流阀损耗计算设备30，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器31执行的计算机程序，例如计算功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗的程序。所述处理器31执行所述计算机程序实现上述计算功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S11～S12。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块的功能，例如实施例二所述的柔性直流换流阀损耗计算装置。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述柔性直流换流阀损耗计算设备30中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成信息采集模块21和计算模块22，各模块具体功能如下：
所述采集模块21，用于采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压。
所述计算模块22，用于根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗。
所述柔性直流换流阀损耗计算设备30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述柔性直流换流阀损耗计算设备30可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是柔性直流换流阀损耗计算设备30的示例，并不构成对柔性直流换流阀损耗计算设备30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述柔性直流换流阀损耗计算设备30还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器32是所述柔性直流换流阀损耗计算设备30的控制中心，利用各种接口和线路连接整个柔性直流换流阀损耗计算设备30的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述柔性直流换流阀损耗计算设备30的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述柔性直流换流阀损耗计算设备30集成的模块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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的柔性直流换流阀损耗计算设备30实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的设备实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，包括步骤：
采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压；
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；其中，所述IGBT通态损耗公式满足：
PV1＝ITre×(r0T×ITre+V0T)；
其中，PV1为所述IGBT通态损耗，r0T为所述IGBT斜率电阻的平均值，ITre为通过所述IGBT的实时桥臂电流，V0T为所述IGBT的阈值电压的平均值；
所述二极管通态损耗公式满足：
PV2＝IDre×(r0D×IDre+V0D)；
其中，PV2为所述二极管通态损耗，r0D为所述二极管斜率电阻的平均值，IDre为通过所述二极管的实时桥臂电流，V0D为所述二极管的阈值电压的平均值。
2.如权利要求1所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，所述仿真波形信息还包括开关函数数字量信息；记录所述开关函数数字量信息包括步骤：
判断所述换流阀功率模块的结构类型；
当所述换流阀功率模块的类型为半桥结构时，记录第一开关函数数字量；
当所述换流阀功率模块的类型为全桥结构时，记录第一开关函数数字量和第二开关函数数字量；其中，所述第一开关函数数字量和第二开关函数数字量用于反映所述换流阀功率模块中所述IGBT的工作状态。
3.如权利要求1所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，还包括计算IGBT开关损耗和二极管关断损耗；其中，所述IGBT开关损耗为所述IGBT的开通能量Eon和关断能量Eoff之和；所述二极管关断损耗为所述二极管的反向回复能量Erec；
所述开通能量Eon与所述IGBT开通时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述关断能量Eoff与所述IGBT关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系；所述反向回复能量Erec与所述二极管关断时刻的桥臂电流和电容电压满足比例插值的关系。
4.如权利要求3所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，所述计算IGBT开关损耗和二极管关断损耗，包括步骤：
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗；其中，所述IGBT开关损耗公式满足：
PV6＝Eon+Eoff；
Figure FDA0003879711540000021
Figure FDA0003879711540000022
其中，PV6为所述IGBT开关损耗，Eon为所述IGBT的开通能量，Eoff为所述IGBT的关断能量，i1表示流过所述IGBT的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Eon(Inom，Vnom)、Eoff(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由IGBT的使用手册提供；
所述二极管关断损耗公式满足：
Figure FDA0003879711540000023
其中，PV7为所述二极管关断损耗，Erec为所述二极管的反向回复能量，i2表示流过所述二极管的桥臂电流，Vdc表示所述换流阀功率模块的电容电压；Erec(Inom，Vnom)与Inom、Vnom的关系曲线值由二极管的使用手册提供。
5.如权利要求4所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，结温对所述IGBT开关损耗和二极管关断损耗的影响采用线性插值关系，取25℃和125℃之间的直线。
6.如权利要求4所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，所述换流阀功率模块的总损耗为PV1至PV9之和，满足关系：
Figure FDA0003879711540000031
其中，PVT为所述换流阀功率模块的总损耗，所述换流阀功率模块的其他通态损耗PV3、与直流电压相关的损耗PV4、直流电容器损耗PV5、阻尼元件损耗PV8和电子电路功耗PV9按照IEC62751-2标准规定的方法计算得到。
7.如权利要求1所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，所述仿真波形采用Comtrade 99标准格式；以1s为计算周期，以50us为步长，采集所述仿真波形信息。
8.如权利要求1所述的柔性直流换流阀损耗计算方法，其特征在于，所述桥臂电流的正方向是由直流正极流向直流负极的方向。
9.一种柔性直流换流阀损耗计算装置，包括采集模块和计算模块；其中，
所述采集模块，用于采集换流阀功率模块实际运行的仿真波形信息；其中，所述仿真波形信息包括所述换流阀功率模块的桥臂电流、电容电压；
所述计算模块，用于根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT通态损耗公式和二极管通态损耗公式，计算得到所述换流阀功率模块的IGBT通态损耗和二极管通态损耗；
根据所述仿真波形信息，代入预设的IGBT开关损耗公式和二极管关断损耗公式，计算得到所述IGBT开关损耗和所述二极管关断损耗。
10.一种柔性直流换流阀损耗计算设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的柔性直流换流阀损耗计算方法。
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