CN113472230B - 模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备 - Google Patents

模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备。该方法包括：获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。采用本方法能够提升模块化多电平换流器的工作稳定性。

Description

模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备
技术领域
本发明涉及模块化多电平换流器技术领域，特别是涉及一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备。
背景技术
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)作为电压源换流器，因其具有诸多优点已成为柔性直流输电系统的首选换流器拓扑。
模块化多电平换流器一般由三个相单元组成，每个相单元由两个桥臂串联桥臂电抗组成，每个桥臂由多个子模块(Submodule，SM)串联组成，这些子模块可以是半桥子模块或者全桥子模块等。实际工程中，由于必须对模块化多电平换流器的电压进行平衡控制，以保证其稳定运行，因此，通常情况下，需要从各桥臂的多个子模块中选择合适的若干个子模块投入工作。
然而，模块化多电平换流器的单个桥臂通常包含上百个子模块，鉴于此，如何进行桥臂的子模块的快速有效选择，以提升模块化多电平换流器的工作稳定性，已成为目前亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升模块化多电平换流器的工作稳定性的模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备。
第一方面，本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法，包括：
获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。
在其中一个实施例中，所述基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，包括：
基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置。
在其中一个实施例中，所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置。
在其中一个实施例中，所述根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，包括：
检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；
若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；
若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同。
在其中一个实施例中，所述获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值,包括:
获取各所述子模块的电压原始值；
对于每个所述子模块，将所述子模块的所述电压原始值缩小预设倍数，得到所述子模块的所述模块电压值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
确定各所述子模块对应的模块序号；
将各所述模块序号的先后顺序作为所述初始排序结果。
在其中一个实施例中，所述根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂，包括：
若所述充放电状态为充电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂；
若所述充放电状态为放电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂。
第二方面，本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
排序模块，用于基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
导通模块，用于确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值，而后，基于各模块电压值对应的初始排序结果，对各模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的，再确定目标桥臂对应的充放电状态，并根据充放电状态和目标排序结果，从多个子模块中即可确定至少一个目标子模块以导通目标桥臂，这样，本申请实施例对各模块电压值进行多次排序，得到最终的目标排序结果，再基于该目标排序结果从而可以快速准确地确定用于投入工作的目标子模块，提升了模块化多电平换流器的工作稳定性。
附图说明
图1为一个实施例提供的模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法的流程示意图；
图2为另一个实施例提供的一种示例性的模块化多电平换流器的拓扑图；
图3为另一个实施例提供的一种示例性地模块电压值与模块序号的存储空间示意图；
图4为另一个实施例提供的步骤102的流程示意图；
图5为另一个实施例提供的一种示例性地排序示意图；
图6为另一个实施例提供的另一种示例性地排序示意图；
图7为另一个实施例提供的根据第二排序结果获取目标排序结果的流程示意图；
图8为另一个实施例提供的仿真条件1对应的仿真结果示意图；
图9为另一个实施例提供的基于仿真条件1进行第一次奇次排序的结果示意图；
图10为另一个实施例提供的基于仿真条件1进行第一次偶次排序的结果示意图；
图11为另一个实施例提供的仿真条件2对应的仿真结果示意图；
图12为另一个实施例提供的从多个子模块中确定至少一个目标子模块的流程示意图；
图13为一个实施例提供的模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置的结构框图；
图14为一个实施例提供的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法、装置和设备，能够实现目标桥臂的子模块的快速有效选择，提升模块化多电平换流器的工作稳定性。下面将通过实施例并结合附图具体地对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体地实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例提供的模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法，其执行主体可以是模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置，该模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为模块化多电平换流器的部分或者全部。下述方法实施例中，均以执行主体是模块化多电平换流器为例来进行说明。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法，该方法包括步骤101、步骤102和步骤103：
步骤101，模块化多电平换流器获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值。
模块化多电平换流器一般由三个相单元组成，每个相单元由两个桥臂串联桥臂电抗组成，每个桥臂由多个子模块(Submodule，SM)串联组成，这些子模块可以是半桥结构或者全桥结构等。
参见图2，图2为一种示例性的模块化多电平换流器的拓扑图。如图2所示，每个桥臂由N个子模块(SM1～SMN)串联组成。半桥结构的子模块含有一个储能电容和两个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，两个IGBT的开关信号互补，当上管IGBT导通时，半桥结构的子模块的输出电压为0，当下管IGBT导通时，半桥结构的子模块的输出电压为Uc，也即，单个半桥结构的子模块的输出电压为0和Uc两种电平，因此，由N个子模块串联构成的桥臂可以输出0到N*Uc个电平。
实际工程中，由于必须对模块化多电平换流器的电压进行平衡控制，以保证其稳定运行，因此，通常情况下，需要从各桥臂的多个子模块中选择合适的若干个子模块投入工作，以在0到N*Uc之间控制桥臂的输出电压，从而达到对模块化多电平换流器的电压进行平衡控制的效果。
本申请实施例中，目标桥臂可以是模块化多电平换流器所包括的任意一个桥臂，对于目标桥臂，为了从目标桥臂对应的多个子模块中选取目标子模块投入工作，模块化多电平换流器首先获取目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值。
在一种可能的实施方式中，模块化多电平换流器可以通过电压测量电路测量目标桥臂对应的各个子模块两端的电压，得到各子模块的模块电压值。
在另一种可能的实施方式中，模块化多电平换流器获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值，还可以通过获取各子模块的电压原始值(该电压原始值即可以是模块化多电平换流器通过电压测量电路测量目标桥臂对应的各个子模块两端的电压所得到的)，而后，对于每个子模块，模块化多电平换流器将子模块的电压原始值缩小预设倍数，得到子模块的模块电压值实现，这样，由于当前柔直工程中，子模块的电压原始值范围在1500V到3500V之间，子模块的个数在200到500之间，为了降低模块电压值对存储空间的占用，可以将电压原始值缩小预设倍数，例如5倍，从而降低了模块电压值对存储空间的占用。
步骤102，模块化多电平换流器基于各模块电压值对应的初始排序结果，对各模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果。
假设目标桥臂对应的多个子模块的数量为N，N为大于1的正整数，那么，模块化多电平换流器则获取到N个模块电压值，模块化多电平换流器基于N个模块电压值对应的初始排序结果，对各模块电压值进行多次排序。
在一种可能的实施方式中，该初始排序结果可以是将各模块电压值进行随机排序得到的。
在另一种可能的实施方式中，模块化多电平换流器还可以确定各子模块对应的模块序号，而后，模块化多电平换流器将各模块序号的先后顺序作为初始排序结果。
接着，模块化多电平换流器可以划分出2N个存储空间，其中，N个存储空间用于存储N个模块电压值，剩余N个存储空间用于存储各个模块电压值对应的子模块的模块序号，且每个模块电压值与其对应的子模块的模块序号对应。
参见图3，图3为一种示例性地模块电压值与模块序号的存储空间示意图。如图3所示，模块化多电平换流器将各模块电压值以及各模块电压值对应的子模块的模块序号，分别按照各模块序号的先后顺序装载进对应的存储空间，而后，开始进行排序。
在首次排序过程中，模块化多电平换流器基于各模块电压值对应的初始排序结果(例如可以是各模块序号的先后顺序)，对各模块电压值进行排序。
示例性地，模块化多电平换流器可以从初始排序结果的第一位开始，将相邻的模块电压值两两进行比较，若两个模块电压值满足位置交换规则，则调整这两个模块电压值的先后顺序，相应地，同时调整两个模块电压值对应的模块序号的先后顺序，以使模块电压值与其对应的模块序号的位置始终保持对应一致。
当然，模块化多电平换流器还可以从初始排序结果第一位之后的任一位开始，将模块电压值两两进行比较，等等，在此不做具体限制。
在首次排序过程之后的其他排序过程中，对于每次排序过程，排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的。示例性地，对于每次排序过程，模块化多电平换流器可以利用与首次排序过程类似的方式，基于上一次排序过程得到的排序结果，将相邻的模块电压值两两进行比较，得到排序结果，这样，最后一次排序过程结束，则得到目标排序结果。
需要说明的是，本申请实施例中，排序过程的数量在实施时可以与目标桥臂对应的多个子模块的数量保持一致，以便于充分比较各模块电压值的大小进行排序。
步骤103，模块化多电平换流器确定目标桥臂对应的充放电状态，并根据充放电状态和目标排序结果，从多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通目标桥臂。
目标排序结果可以是将各子模块的模块电压值按照升序顺序排列或者按照降序顺序排列。这样，模块化多电平换流器确定目标桥臂对应的充放电状态之后，根据该充放电状态的需要，从该目标排序结果的一端(例如模块电压值最大的一端或模块电压值最小的一端)确定预设数量的目标模块电压值，并将目标模块电压值对应的子模块作为目标子模块。
以下，对模块化多电平换流器确定上述预设数量的过程进行简要介绍。
模块化多电平换流器可以基于最近电平逼近调制策略确定目标子模块的数量，即目标模块电压值的数量，得到该预设数量。具体地，模块化多电平换流器可以根据如下公式1计算目标子模块的数量n(即上述预设数量)：
n＝round(Uarm_ref/Usm_ref)   公式1
其中，Uarm_ref是目标桥臂的桥臂参考电压，Usm_ref是子模块的参考电压，round()为四舍五入函数，即目标子模块的数量n由Uarm_ref除以Usm_ref四舍五入得到，目标子模块的数量n≤目标桥臂对应的多个子模块的数量N。
目标子模块的数量n计算得到后，模块化多电平换流器则采用上述实施例的实施方式，从目标桥臂对应的N子模块选择n个目标子模块导通目标桥臂。
上述实施例通过获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值，而后，基于各模块电压值对应的初始排序结果，对各模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的，再确定目标桥臂对应的充放电状态，并根据充放电状态和目标排序结果，从多个子模块中即可确定至少一个目标子模块以导通目标桥臂，这样，本申请实施例对各模块电压值进行多次排序，得到最终的目标排序结果，再基于该目标排序结果从而可以快速准确地确定用于投入工作的目标子模块，提升了模块化多电平换流器的工作稳定性。
在一个实施例中，基于图1所示的实施例，参见图4，本实施例涉及的是如何基于各模块电压值对应的初始排序结果，对各模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果的过程。如图4所示，步骤102可以包括图4所示的步骤401和步骤402：
步骤401，模块化多电平换流器基于初始排序结果以及第一排序起始位置，对各模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对初始排序结果中各模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果。
继续以初始排序结果是各模块电压值对应的子模块的模块序号的先后顺序为例，模块化多电平换流器将各模块电压值以及各模块电压值对应的子模块的模块序号，分别按照各模块序号的先后顺序装载进对应的存储空间，而后，开始进行排序。
第一排序起始位置例如可以是奇数位置，例如可以是第一位，参见图5，图5为一种示例性地排序示意图，模块化多电平换流器将初始排序结果中第一位的模块电压值和第二位的模块电压值进行大小比较，若第一位的模块电压值和第二位的模块电压值满足位置交换规则，该位置交换规则可以是大的数据向下移动，小的数据向上移动，即第一位的模块电压值大于第二位的模块电压值，那么，模块化多电平换流器则将初始排序结果中第一位的模块电压值和第二位的模块电压值的位置进行交换，并同时调整两个模块电压值对应的模块序号的先后顺序，以使模块电压值与其对应的模块序号的位置始终保持对应一致。
同理，模块化多电平换流器继续将第三位的模块电压值和第四位的模块电压值进行大小比较、......、将第N-1位的模块电压值和第N位的模块电压值进行大小比较，并进行相应的位置交换后，得到第一排序结果。
步骤402，模块化多电平换流器根据第一排序结果以及第二排序起始位置，对各模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据第二排序结果获取目标排序结果，第一排序起始位置和第二排序起始位置为不同的起始位置。
第二排序起始位置例如可以是偶数位置，例如可以是第二位，参见图6，图6为另一种示例性地排序示意图，模块化多电平换流器则将第一排序结果中第二位的模块电压值和第三位的模块电压值进行大小比较，若第二位的模块电压值和第三位的模块电压值满足位置交换规则，该位置交换规则可以是大的数据向下移动，小的数据向上移动，即第二位的模块电压值大于第三位的模块电压值，那么，模块化多电平换流器则将第一排序结果中第二位的模块电压值和第三位的模块电压值的位置进行交换，并同时调整两个模块电压值对应的模块序号的先后顺序，以使模块电压值与其对应的模块序号的位置始终保持对应一致。
同理，模块化多电平换流器继续将第四位的模块电压值和第五位的模块电压值进行大小比较、......、将第N-2位的模块电压值和第N-1位的模块电压值进行大小比较，并进行相应的位置交换后，得到第二排序结果。
而后，模块化多电平换流器根据第二排序结果获取目标排序结果。
需要说明的是，上述实施例中，第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置，当然，第一排序起始位置在当前排序结果中的位置也可以为偶数位置，第二排序起始位置在当前排序结果中的位置也可以为奇数位置，确保第一排序起始位置和第二排序起始位置为不同的起始位置即可。
作为一种实施方式，模块化多电平换流器在初始化(例如检测到有效的使能信号则进行初始化)的过程中，模块化多电平换流器可以将预设标志位的奇偶排序标志置为奇次排序标志，模块化多电平换流器在首次排序过程中，读取该奇次排序标志，从而确定第一排序起始位置为奇数位置并开始排序。模块化多电平换流器在每次排序结束后，可以相应修改预设标志位的奇偶排序标志，例如，模块化多电平换流器基于初始排序结果以及第一排序起始位置(奇数位置)进行排序得到第一排序结果之后，模块化多电平换流器则将预设标志位的奇偶排序标志修改为偶次排序标志，这样，模块化多电平换流器在下一次排序过程开始时，则读取该偶次排序标志，确定第二排序起始位置为偶数位置并开始排序。
以下，对模块化多电平换流器根据第二排序结果获取目标排序结果的过程进行介绍。参见图7，该过程包括：
步骤701，模块化多电平换流器检测当前的排序次数是否小于或等于多个子模块的数量。
本申请实施例中，模块化多电平换流器在排序之前可以将目标计数器置零，每次排序结束，模块化多电平换流器对该目标计数器累加1，这样，模块化多电平换流器读取该目标计数器的读数，则可以得到当前的排序次数。
模块化多电平换流器检测该当前的排序次数是否小于或等于多个子模块的数量。
步骤702，若排序次数等于多个子模块的数量，模块化多电平换流器则将第二排序结果作为目标排序结果。
步骤703，若排序次数小于多个子模块的数量，模块化多电平换流器则根据第二排序结果以及第三排序起始位置，对各模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于多个子模块的数量，得到目标排序结果。
若排序次数等于多个子模块的数量，则确定第二排序结果为最后一次排序过程的排序结果，模块化多电平换流器则直接将第二排序结果作为目标排序结果。
若排序次数小于多个子模块的数量，则表征当前的排序次数未达到排序次数要求，模块化多电平换流器则继续依据第二排序结果以及第三排序起始位置进行下一次排序，该第三排序起始位置可以与第一排序起始位置相同，这样，以此列推，直至当前的排序次数等于多个子模块的数量，模块化多电平换流器则将最后得到的排序结果作为目标排序结果，完成排序。
本申请实施例中，模块化多电平换流器开始首次排序的时机，可以是若检测到有效的使能信号，则获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值以开始首次排序，这样，模块化多电平换流器在该首次排序所属的整个排序过程结束，即得到目标排序结果后，模块化多电平换流器则等待下一个有效的使能信号，并在检测到有效的使能信号后，则重新获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值以重新开始首次排序。这样，通过不断更新导通目标桥臂的目标子模块，实现模块化多电平换流器的电压动态平衡控制。
使能信号由控制系统的控制器来控制，每个控制周期或者均压周期产生一次，使能信号的下降沿启动排序算法，同时初始化排序存储空间。
以下，对本申请实施例模块化多电平换流器对各模块电压值进行多次排序得到目标排序结果的该排序算法的算法稳定性进行简要分析。
本申请实施例中，请继续参见图3，除了1号存储空间和N号存储空间外，其余存储空间共进行了N次大小比较，虽然这N次大小比较均是与相邻的存储空间进行的，但是，由于分别采用了奇次和偶次排序步骤，所以这N次比较是在不同数据间进行的，各个模块电压值充分进行大小比较，目标排序结果的可靠性高。以下，假设位置交换规则为大的数据向下移动，小的数据向上移动，请结合图3，分四种情况对算法稳定性进行分析。
极限情况1：初始排序结果中最大的模块电压值出现在1号存储空间，则第一次进行奇次排序时，最大模块电压值被交换到2号存储空间，接下来的偶次排序过程，该最大模块电压值被交换到3号空间，以此类推，第N-1次交换完成后最大模块电压值被交换到N号存储空间。
极限情况2：初始排序结果中最小的模块电压值出现在N(N为奇数)号存储空间，则第一次进行奇次排序时，由于N是奇数，最小模块电压值继续停留在N号存储空间，接下来的偶次排序，最小模块电压值被交换到N-1号存储空间，以此类推，第N次交换完成后最小模块电压值被交换到1号存储空间。
任意情况3：初始排序结果中最小的模块电压值出现在n(n为奇数)号存储空间，则第一次进行奇次排序时，由于n是奇数，最小模块电压值继续停留在n号存储空间，接下来的偶次排序，最小模块电压值被交换到n-1号存储空间，以此类推，第n次交换完成后最小模块电压值就到了1号存储空间了。
任意情况4：初始排序结果中最小的模块电压值出现在n(n为偶数)号存储空间，则第一次进行奇次排序时，最小模块电压值被交换到n-1号存储空间，接下来的偶次排序，最小模块电压值被交换到n-2号空间，以此类推，第n-1次交换完成后最小模块电压值被交换到1号存储空间。
由上面四种情况可知，本申请实施例模块化多电平换流器对各模块电压值进行多次排序得到目标排序结果的该排序算法，经过N个排序后，必然可以得到一组排序完全的目标排序结果。
本申请实施例中，奇次排序过程与偶次排序过程中，由于是固定存储空间的数据进行比较，所以比较器的个数也是固定的，且每次比较的步骤均是N次，排序算法用时也是固定的，有利于FPGA程序的实现及优化。
进一步地，为了验证本申请实施例排序算法的有效性，在ISE软件中编写程序，选择Xilinx公司的spartan6系列的XC6SLX75T芯片，使用ISE自带的ISim软件进行仿真验证，位置交换规则为大的数据向下移动，小的数据向上移动。
仿真条件1：设定10个排序值，排序值由700依次递减50，即初始排序结果为[700,650,600,550,500,450,400,350,300,250]，仿真结果见图8。在Sort_Enable的下降沿开始初始化排序程序。
首先进行第一次奇次排序，如图9所示，排序结果由[700,650,600,550,500,450,400,350,300,250]变为[650,700,550,600,450,500,350,400,250,300]。
随后进行第一次偶次排序，如图10，排序结果变成[650,550,700,450,600，350,500,250,400,300]，第10次排序后，请继续参见图8，排序结果变成[250,300,350，400，450,500,550,600,650,700]。
仿真条件2：设定10个排序值，排序值由随机函数产生。见图11，初始排序结果为[125,298,639,323,402,330,656,427,344,591]，经过10次排序后，排序结果变成[125,298,323,330,344,402,427,591,639,656]。
由两次仿真结果可知，本申请实施例排序算法，FPGA实现简便，仅需要开辟2N个存储空间(用于排序的为仅为N个存储空间)，且仅需N个运行时钟即可输出完整的排序结果，仿真结果验证了本申请实施例提出的快速排序算法的有效性及可实现性。
上述实施例通过多次地对模块电压值两两进行大小比较，调整模块电压值的顺序，即可实现各模块电压值的排序，排序过程简单，复杂度低，排序算法的耗时少，易于实现。
在实际的实施过程中，各个桥臂均连接有FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列)，模块化多电平换流器可以通过该FPGA执行模块电压值的排序过程，由于该排序过程简单、排序步骤有规律以及存储空间的占用小(模块化多电平换流器虽然划分出2N个存储空间，但用于排序的存储空间仅为N个)，因此在FPGA内易于实现，降低了排序耗时，提升了本申请实施例桥臂导通控制的效率。
在一个实施例中，基于图1所示的实施例，参见图12，本实施例涉及的是模块化多电平换流器根据充放电状态和目标排序结果，从多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通目标桥臂的过程。如图12所示，该过程包括：
步骤1201，若充放电状态为充电状态，模块化多电平换流器则根据目标排序结果，从多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通目标桥臂。
为了达到子模块间电容电压的均衡，子模块选取的基本原则为桥臂电流对模块电容充电时，选取模块电压值低的优先投入充电；桥臂电流对模块电容放电时，选取模块电压值高的优先投入放电。
这样，模块化多电平换流器若确定目标桥臂对应的充放电状态为充电状态，模块化多电平换流器则根据目标排序结果，从目标排序结果的模块电压值最小的一端，确定第一预设数量的目标模块电压值，并将这些目标模块电压值对应的子模块作为目标子模块。
步骤1202，若充放电状态为放电状态，模块化多电平换流器则根据目标排序结果，从多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通目标桥臂。
类似地，模块化多电平换流器若确定目标桥臂对应的充放电状态为放电状态，模块化多电平换流器则根据目标排序结果，从目标排序结果的模块电压值最大的一端，确定第二预设数量的目标模块电压值，并将这些目标模块电压值对应的子模块作为目标子模块。
其中，第一预设数量与第二预设数量的确定方式可以参见上述实施例，在此不做具体限制。
这样，结合目标桥臂对应的充放电状态以及目标排序结果，即可快速准确从多个子模块中选取若干个目标子模块以导通目标桥臂，提升了模块化多电平换流器的工作稳定性。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图13所示，提供了一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置，所述装置包括：
获取模块100，用于获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
排序模块200，用于基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
导通模块300，用于确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。
可选地，所述排序模块200，包括：
第一排序单元，用于基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
第二排序单元，用于根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置。
可选地，所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置。
可选地，所述第二排序单元具体用于检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同。
可选地，所述获取模块100,包括:
获取单元，用于获取各所述子模块的电压原始值；
缩小单元，用于对于每个所述子模块，将所述子模块的所述电压原始值缩小预设倍数，得到所述子模块的所述模块电压值。
可选地，所述装置还包括：
第一确定模块，用于确定各所述子模块对应的模块序号；
第二确定模块，用于将各所述模块序号的先后顺序作为所述初始排序结果。
可选地，所述导通模块300具体用于若所述充放电状态为充电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂；若所述充放电状态为放电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂。
本实施例提供的模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置，可以执行上述模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。关于模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置的具体限定可以参见上文中对于模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法的限定，在此不再赘述。上述模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作，计算机设备可以是模块化多电平换流器。
在一个实施例中，还提供了一种如图14所示的计算机设备，该计算机设备可以是模块化多电平换流器，其内部结构图可以如图14所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。
在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置。
在一个实施例中，所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置。
在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；
若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；
若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同。
在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取各所述子模块的电压原始值；
对于每个所述子模块，将所述子模块的所述电压原始值缩小预设倍数，得到所述子模块的所述模块电压值。
在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定各所述子模块对应的模块序号；
将各所述模块序号的先后顺序作为所述初始排序结果。
在一个实施例中，该处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
若所述充放电状态为充电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂；
若所述充放电状态为放电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Ramb微秒)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂。
在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置。
在一个实施例中，所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置。
在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；
若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；
若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同。
在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取各所述子模块的电压原始值；
对于每个所述子模块，将所述子模块的所述电压原始值缩小预设倍数，得到所述子模块的所述模块电压值。
在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
确定各所述子模块对应的模块序号；
将各所述模块序号的先后顺序作为所述初始排序结果。
在一个实施例中，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
若所述充放电状态为充电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂；
若所述充放电状态为放电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂；
其中，基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，包括：
基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置；
所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置；
根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，包括：
检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；
若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；
若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同；
其中，所述模块化多电平换流器在检测到有效使能信号则进行初始化，所述使能信号由控制系统的控制器来控制，每个控制周期或者均压周期产生一次，所述使能信号的下降沿启动排序算法，同时初始化排序存储空间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值,包括:
获取各所述子模块的电压原始值；
对于每个所述子模块，将所述子模块的所述电压原始值缩小预设倍数，得到所述子模块的所述模块电压值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定各所述子模块对应的模块序号；
将各所述模块序号的先后顺序作为所述初始排序结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂，包括：
若所述充放电状态为充电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第一预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂；
若所述充放电状态为放电状态，则根据所述目标排序结果，从所述多个子模块中选取第二预设数量的目标子模块以导通所述目标桥臂。
5.一种模块化多电平换流器的桥臂导通控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取模块化多电平换流器的目标桥臂对应的多个子模块的模块电压值；
排序模块，用于基于各所述模块电压值对应的初始排序结果，对各所述模块电压值进行多次排序，得到目标排序结果，其中，对于每次排序过程，所述排序过程是基于上一次排序过程得到的排序结果进行的；
导通模块，用于确定所述目标桥臂对应的充放电状态，并根据所述充放电状态和所述目标排序结果，从所述多个子模块中确定至少一个目标子模块以导通所述目标桥臂；
其中，排序模块包括：
第一比较模块，用于基于所述初始排序结果以及第一排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，根据比较结果对所述初始排序结果中各所述模块电压值的顺序进行调整，得到第一排序结果；
第二比较模块，用于根据所述第一排序结果以及第二排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较以得到第二排序结果，并根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，所述第一排序起始位置和所述第二排序起始位置为不同的起始位置；
所述第一排序起始位置在当前排序结果中的位置为奇数位置，所述第二排序起始位置在当前排序结果中的位置为偶数位置；
根据所述第二排序结果获取所述目标排序结果，包括：
检测模块，用于检测当前的排序次数是否小于或等于所述多个子模块的数量；
若所述排序次数等于所述多个子模块的数量，则将所述第二排序结果作为所述目标排序结果；
若所述排序次数小于所述多个子模块的数量，则根据所述第二排序结果以及第三排序起始位置，对各所述模块电压值两两进行大小比较，直至当前的排序次数等于所述多个子模块的数量，得到所述目标排序结果，所述第三排序起始位置与所述第一排序起始位置相同；
其中，所述模块化多电平换流器在检测到有效使能信号则进行初始化，所述使能信号由控制系统的控制器来控制，每个控制周期或者均压周期产生一次，所述使能信号的下降沿启动排序算法，同时初始化排序存储空间。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
7.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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