CN111917318B - 一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向判断方法，适用于各类模块化多电平换流器系统的阀控装置。阀控装置根据历史的桥臂电流值汇总统计结果确定电流方向判断模式，基于选择的电流方向判断模式来判断当前的桥臂电流方向。阀控装置接收外部采集单元上送的桥臂电流值，在每次周期任务中比较桥臂电流值和阈值产生桥臂电流阶段判断结果。阀控装置统计最近一个周波的桥臂电流波峰和波谷时间，基于统计结果确定下一个周波的电流方向判断模式，包括小电流和大电流两种判断模式。阀控装置基于准确的运行工况选择桥臂电流方向判断模式，为控制策略提供准确的桥臂电流方向判断结果。

Description

一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法，该方法适用于各类模块化多电平换流器系统的阀控装置。

背景技术

模块化多电平换流器系统广泛应用在柔性直流输电工程和静止同步补偿器等电力电子系统领域。阀控装置是换流器系统控制主机和子模块之间的中间桥梁，桥臂电流方向判断是阀控装置的关键功能之一，准确有效的判断策略对子模块电压控制和子模块开关频率抑制均有重要作用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向判断方法，根据历史的桥臂电流值汇总统计结果确定电流方向判断模式，基于选择的电流方向判断模式来判断当前的桥臂电流方向，为控制策略提供准确的桥臂电流方向判断结果，为降低子模块开关频率和平衡子模块电容电压功能提供支撑。

为了达成上述目的，根据本申请第一方面，提供一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法，其特征在于，包括：

判断桥臂电流所处的阶段，所述阶段包括波峰、波中、波谷；

确定一个电流周期；

计算一个电流周期内的波峰时间和波谷时间，基于计算结果确定电流方向判断模式，

根据电流方向判断模式确定桥臂电流方向。

根据一些实施例，所述判断桥臂电流所处的阶段包括，比较桥臂电流值与阈值，根据比较结果确定桥臂电流所处的阶段。

根据一些实施例，所述根据比较结果确定桥臂电流所处的阶段包括，桥臂电流值为It,阈值为Is，当It>Is，桥臂电流处于波峰；当It<-Is，桥臂电流处于波谷；当-Is<It<Is，桥臂电流处于波中。

根据一些实施例，所述确定一个电流周期包括根据桥臂电流值变化确定电流过零点，根据所述电流过零点确定一个电流周期。

根据一些实施例，所述确定一个电流周期包括根据桥臂电流值变化确定电流过零点包括，当电流值由负数变为正数时，表示正过零点；当电流值由正数变为负数时，表示负过零点。

根据一些实施例，所述根据所述电流过零点确定一个电流周期包括，相邻两次正过零点或者相邻两次负过零点之间为一个电流周期。

根据一些实施例，所述电流方向判断模式包括小电流判断模式和大电流判断模式。

根据一些实施例，所述基于计算结果确定电流方向判断模式包括：当桥臂电流的所述波峰时间和所述波谷时间均大于预设值时，则采用大电流判断模式确定电流方向；反之，则采用小电流判断模式确定电流方向。

根据一些实施例，所述采用大电流判断模式确定电流方向包括，根据桥臂电流值是否大于零来判断电流方向，当电流值大于零，桥臂电流方向为正方向；当电流值小于零，桥臂电流方向为负方向。

根据一些实施例，所述采用小电流判断模式确定电流方向包括，当桥臂电流值大于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为正方向；当桥臂电流值小于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为负方向。

根据本申请的第二方面，提供一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定装置，其特征在于，包括：

判断模块，用于判断桥臂电流所处的阶段，所述阶段包括波峰、波中、波谷；

周期确定模块，用于确定一个电流周期；

计算模块，用于计算一个电流周期内的波峰时间和波谷时间；

选择模块，用于基于计算模块的计算结果确定电流方向判断模式；

电流方向确定模块，用于根据电流方向判断模式确定桥臂电流方向。

根据本申请的第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

根据本申请的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

本申请所述的控制方法，根据历史的桥臂电流值汇总统计结果确定电流方向判断模式，基于选择的电流方向判断模式来判断当前的桥臂电流方向。当采用大电流判断模式时，直接根据桥臂电流值判断电流方向；当采用小电流判断模式时，通过设置抖动时间，降低桥臂电流方向判断频率，以避免在小电流工况时电流方向判断结果频繁变化。本申请通过设置电流方向判断模式，区分大电流和小电流，从而在不同的工况下采用不同的电流方向判断方法，不仅为控制策略提供准确的桥臂电流方向判断结果，还能够为降低子模块开关频率和平衡子模块电容电压功能提供支撑。

附图说明

图1是根据本申请示例实施例的模块化多电平换流器一个桥臂的示意图。

图2是根据本申请示例实施例的模块化多电平换流器控制系统的示意图。

图3是根据本申请示例实施例的桥臂电流方向判断方法流程图。

图4是根据本申请示例实施例的桥臂电流阶段示意图。

图5是根据本申请示例实施例的桥臂电流方向确定装置示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的方框图不一定必须与物理上独立的实体相对应。可以采用软件、或在一个或多个硬件模块和/或可编程模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

图1是根据本申请示例实施例的模块化多电平换流器一个桥臂的示意图。如图1所示，1号子模块、2号子模块、3号子模块、……、M号子模块彼此串联连接，形成换流器的一个桥臂。每一个子模块的具体构成如图1中M号子模块的放大示意图所示，具体包括直流电容以及与直流电容并联的由晶体管IGBT1、IGBT2串联构成的电路，每一个晶体管与一个反向二极管并联。

图2是根据本申请示例实施例的模块化多电平换流器控制系统的示意图。如图2所示，控制系统包括换流器系统控制主机100、阀控装置200、外部采集单元300、子模块组400。阀控装置200是换流器系统控制主机100和子模块之间的中间桥梁，并且阀控装置200接收外部采集单元300上送的桥臂电流值。换流器系统控制主机100将子模块投入个数通知阀控装置200，子模块组400中的各个子模块将开关状态和电容电压传送至阀控装置200，阀控装置200向各个子模块发送开关命令。

传统的桥臂电流方向判断对大电流或小电流等运行工况不做区分，导致电流方向测量不准确、测量所需时间过长等。为了解决传统电流判断带来的问题，本申请的发明人提供一种新的桥臂电流方向判断方法，根据历史的桥臂电流值汇总统计结果确定电流方向判断模式，如果统计结果显示当前工况为大电流，则选择大电流判断模式来判断当前的桥臂电流方向，相反，则选择小电流判断模式来判断当前的桥臂电流方向。根据实际工况情况来选择适合的模式判断电流方向，为控制策略提供了准确的桥臂电流方向判断结果，同时为降低子模块开关频率和平衡子模块电容电压功能提供支撑。

下面结合附图3、4具体说明根据本申请的桥臂电流方向判断方法。

根据一个实施例，如图3所示，模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法包括以下步骤：

在S00中，开始桥臂电流方向判断。

在S10中，进行桥臂电流阶段判断。具体的，将桥臂电流值和阈值进行比较，得到桥臂电流阶段判断结果。如图4所示，桥臂电流阶段包括波峰、波中(图中未示出)、波谷。波中是处于波峰与波谷之间的阶段。桥臂电流值为It,阈值为Is，当It>Is，桥臂电流处于波峰；当It<-Is，桥臂电流处于波谷；当-Is<It<Is，桥臂电流处于波中。

在S20中，确定一个完整电流周期的时间长度。具体地，可以根据桥臂电流值的变化情况确定电流过零点，然后根据电流过零点确定一个电流周期。如图4所示，当电流值由负数变为正数时，表示正过零点；当电流值由正数变为负数时，表示负过零点。可以将相邻两次正过零点或者相邻两次负过零点之间的时间长度为一个电流周期。

在S30中，确定一个电流周期内的波峰时间和波谷时间。

在S40中，确定电流方向判断模式。具体地，电流方向判断模式包括小电流判断模式和大电流判断模式。

在S50中，判断是否采用大电流判断模式确定电流方向。当根据S30中确定的波峰时间和波谷时间均大于一个预设值时，采用大电流判断模式确定电流方向；反之，则采用小电流判断模式确定电流方向。

在S60中，采用大电流判断模式确定电流方向。根据桥臂电流值是否大于零来判断电流方向，当电流值大于零，桥臂电流方向为正方向；当电流值小于零，桥臂电流方向为负方向。

在S70中，采用小电流判断模式确定电流方向。通常在小电流运行工况时，电流值较小且叠加采样噪声毛刺，导致电流方向判断频繁变化。本申请在采用小电流判断模式时，增加了防抖时间，来判断桥臂电流方向。具体地，当电流值持续大于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为正方向；当电流值小于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为负方向。防抖时间可以设定为多个周期任务时间。

在S80中，生成桥臂电流方向判断结果。

在S90中，结束当前运行的方法。

根据本申请的一些实施例，提供一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定装置，如图5所示，桥臂电流方向确定装置1包括：

判断模块10，用于判断桥臂电流所处的阶段，所述阶段包括波峰、波中、波谷；

周期确定模块20，用于确定一个电流周期；

计算模块30，用于计算一个电流周期内的波峰时间和波谷时间；

选择模块40，用于基于计算模块的计算结果确定电流方向判断模式；

电流方向确定模块50，用于根据电流方向判断模式确定桥臂电流方向。

根据本申请的一些实施例，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

根据本申请的一些实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

以上仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化多电平换流器的桥臂电流方向确定方法，其特征在于，包括：

判断桥臂电流所处的阶段，所述阶段包括波峰、波中、波谷；

确定一个电流周期；

计算一个电流周期内的波峰时间和波谷时间，基于计算结果确定电流方向判断模式，

根据电流方向判断模式确定桥臂电流方向；

其中，所述电流方向判断模式包括小电流判断模式和大电流判断模式，所述基于计算结果确定电流方向判断模式包括：

当桥臂电流的所述波峰时间和所述波谷时间均大于预设值时，则采用大电流判断模式确定电流方向；反之，则采用小电流判断模式确定电流方向；

其中，所述采用大电流判断模式确定电流方向包括，根据桥臂电流值是否大于零来判断电流方向，当电流值大于零，桥臂电流方向为正方向；当电流值小于零，桥臂电流方向为负方向；所述采用小电流判断模式确定电流方向包括，当桥臂电流值大于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为正方向；当桥臂电流值小于零的时间大于预定的防抖时间，桥臂电流方向为负方向。

2.根据权利要求1所述的桥臂电流方向确定 方法，其特征在于：所述判断桥臂电流所处的阶段包括，比较桥臂电流值与阈值，根据比较结果确定桥臂电流所处的阶段。

3.根据权利要求2所述的桥臂电流方向确定 方法，其特征在于：所述根据比较结果确定桥臂电流所处的阶段包括，桥臂电流值为It,阈值为Is，当It>Is，桥臂电流处于波峰；当It<-Is，桥臂电流处于波谷；当-Is<It<Is，桥臂电流处于波中。

4.根据权利要求1所述的桥臂电流方向确定 方法，其特征在于：所述确定一个电流周期包括根据桥臂电流值变化确定电流过零点，根据所述电流过零点确定一个电流周期。

5.根据权利要求4所述的桥臂电流方向确定 方法，其特征在于：所述确定一个电流周期包括根据桥臂电流值变化确定电流过零点包括，当电流值由负数变为正数时，表示正过零点；当电流值由正数变为负数时，表示负过零点。

6.根据权利要求5所述的桥臂电流方向确定 方法，其特征在于：所述根据所述电流过零点确定一个电流周期包括，相邻两次正过零点或者相邻两次负过零点之间为一个电流周期。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6之任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6之任一项所述的方法。

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