CN114839470B - Mmc系统子模块的电容器监测方法、装置、设备和介质 - Google Patents

Mmc系统子模块的电容器监测方法、装置、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种MMC系统子模块的电容器监测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。采用本方法能够实现对MMC系统子模块中的电容器的状态的监测。

Description

MMC系统子模块的电容器监测方法、装置、设备和介质
技术领域
本申请涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种MMC系统子模块的电容器监测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
背景技术
基于模块化多电平变换器（modular multilevel converter，MMC）系统的柔性直流输电在国内外得到了广泛的应用和发展。
子模块是MMC系统中桥臂的最小组成单元，子模块的可靠性关乎MMC系统的安全与稳定性。在实际的应用过程中，子模块中包括的电容器是子模块中可靠性最低、失效率最高的元件。
鉴于此，亟需对子模块中的电容器的状态进行监测，以便提升子模块的运行可靠性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够监控子模块中的电容器的状态的MMC系统子模块的电容器监测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种MMC系统子模块的电容器监测方法。该方法包括：
获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
在其中一个实施例中，该调制信号包括电容器对应的工作相位，根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，包括：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；
获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
在其中一个实施例中，该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；
第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
在其中一个实施例中，基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果，包括：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；
针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；
对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
在其中一个实施例中，该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列；基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果，包括：
基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；
基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；
根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
在其中一个实施例中，该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
第二方面，本申请还提供了一种MMC系统子模块的电容器监测装置。该装置包括：
第一获取模块，用于获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
第二获取模块，用于根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
确定模块，用于基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
在其中一个实施例中，该调制信号包括电容器对应的工作相位，该第二获取模块，具体用于：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；
获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
在其中一个实施例中，该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；
第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
在其中一个实施例中，该确定模块，具体用于：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；
针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；
对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
在其中一个实施例中，该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列；该确定模块，还具体用于：
基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；
基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；
根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
在其中一个实施例中，该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述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如上述第一方面任一所述的MMC系统子模块的电容器监测方法。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述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如上述第一方面任一所述的MMC系统子模块的电容器监测方法。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一所述的MMC系统子模块的电容器监测方法。
上述MMC系统子模块的电容器监测方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。本申请实施例中基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值来确定电容器的状态监测结果，实现了在不改变或者不停止MMC系统运行的情况下对电容器状态的在线监控，同时由于输入至MMC系统的调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的，该监测方法能够适用于应用更为广泛的基于最近电平逼近调制策略的MMC系统，提高了该监测方法的应用范围。此外，该电容器监测方法在监测时无需增加额外的硬件监测设备，监测成本低。
附图说明
图1为一个实施例中MMC系统子模块的电容器监测方法的流程示意图；
图2为一个实施例中MMC系统的拓扑结构示意图；
图3为一个实施例中MMC系统子模块的拓扑结构示意图；
图4为一个实施例中子模块的电容器等效模型示意图；
图5为一个实施例中步骤102的流程示意图；
图6为一个实施例中步骤103的流程示意图；
图7为一个实施例中步骤302的流程示意图；
图8为另一个实施例中MMC系统子模块的电容器监测方法的流程示意图；
图9为一个实施例中MMC系统子模块的电容器监测装置的结构框图；
图10为一个实施例中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。
本申请实施例提供了一种MMC系统子模块的电容器监测方法。该MMC系统子模块的电容器监测方法，其执行主体可以是MMC系统子模块的电容器监测装置，该MMC系统子模块的电容器监测装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为终端的部分或者全部。
下述方法实施例中，均以执行主体是终端为例来进行说明。其中，终端可以是个人计算机、笔记本电脑、媒体播放器、智能电视、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种MMC系统子模块的电容器监测方法的流程图。如图1所示，该MMC系统子模块的电容器监测方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号。
其中，该调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的。
图2为MMC系统的拓扑结构图。以该MMC系统为三相MMC系统为例，如图2所示，该拓扑结构包括3个相单元，每个相单元是由串联连接的上桥臂以及下桥臂两个桥臂构成的，其中，该上桥臂和下桥臂完全对称，每个桥臂包括多个子模块。
最近电平逼近（Nearest Level Modulation，NLM）调制策略为MMC系统调制控制的最常用的一种调制策略。该NLM调制策略具有计算简便，无需对子模块单独设置控制器的优点，故在MMC系统中得到广泛应用。NLM调制的基本原理是合理安排上桥臂以及下桥臂中的子模块的投入个数，在交流侧形成由多电平组成的阶梯波来逼近期望实现的参考波。即当MMC生成调制电压的值随正弦波从零不断增大时，通过增加上桥臂中投入子模块的个数和减少下桥臂中投入子模块的个数来达到输出尽可能适当的电平方波去逼近调制波的目的。
可选的，该MMC系统采用的最近电平逼近调制策略为基于电压排序的最近电平逼近（Nearest Level Modulation, NLM）调制策略。
具体的，在对子模块投切时对桥臂包括的子模块的电压进行排序，即在桥臂电流Iarm_u>0时，依次投入电压低的子模块或切除电压高的子模块；在桥臂电流Iarm_u<0时，依次投入电压高的子模块或切除电压低的子模块。此方法有利于保持桥臂的子模块的电容器的电压平衡。当MMC系统处于稳态条件时，每个子模块在工频周期内投入时间约为半个周波。该工频周期对应的时长为0.02s。
可选的，该调制信号包括MMC系统的调制信号的调制比mv、MMC系统的调制信号的初始相位θv、电容器对应的工作相位θk（k为子模块在采用基于电压排序的NLM调制策略时对应的投入排序位数）等等。其中，电容器对应的工作相位是指子模块在预设工频周期内对应的投入相位。
可选的，该交流信号包括MMC系统交流侧的功率因数角θ、MMC系统交流侧的输出电 流初始相位θI(θI=θV-θ)、MMC系统交流侧的输出电流幅值Ism以及MMC系统的角频率
Figure 48833DEST_PATH_IMAGE002
。
具体的，MMC系统的调制信号的调制比mv、MMC系统的调制信号的初始相位θv以及投入排序位数k是在MMC系统处于稳态条件下由MMC系统的控制系统直接获取得到的。功率因数角θ以及MMC系统交流侧的输出电流幅值Ism的获取过程包括：分别对MMC系统交流侧的输出端口输出的原始功率因数角或原始输出电流幅值进行多次采样后，再对多次采样得到的原始功率因数角或原始输出电流幅值作均值处理，最终得到该功率因数角θ以及MMC系统交流侧的输出电流幅值Ism。
步骤102，根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值。
其中，该电容器为MMC系统包括的子模块中某个待测子模块的电容器。
图3为MMC系统子模块的拓扑结构图，图4为子模块的电容器等效模型。如图3所示，该MMC系统子模块采用半桥结构，包含两个绝缘栅双极性晶体管IGBT、与各绝缘栅双极性晶体管IGBT反并联的二极管和一个电容器。如图4所示，该电容器采用串联等效模型，可将其等效为串联连接的一个理想电容Cap和一个等效串联电阻Resr。
可选的，根据待测子模块的电容器对应的工作相位θk来确定第一个电压采样时刻；然后根据第一个电压采样时刻以及采样时刻间隔确定其他的电压采样时刻。该多个电压采样时刻之间的采样时刻间隔可以相同，也可以不同。
步骤103，基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
可选的，基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，计算得到该电容器对应的理想电容Cap的电容值C以及等效串联电阻Resr的阻值R。
可选的，根据计算得到的电容值C、阻值R以及电容器的类型，得到该电容器的状态监测结果。例如，当电容器类型为铝电解电容器、该电容值C降至预设电容值的80%以及等效串联电阻Resr的阻值R增大为预设电阻值的2-3倍时，该电容器失效；当电容器类型为金属化薄膜电容器、该电容值C降至预设电容值的95%以及等效串联电阻Resr的阻值R增大为预设电阻值的2-3倍时，该电容器失效；当电容器类型为多层陶瓷电容器、该电容值C降至预设电容值的90%时，该电容器失效。该预设电容值为电容器处于正常工作状态下时理想电容Cap对应的电容值，预设电阻值为电容器处于正常工作状态下时等效串联电阻Resr对应的电阻值。
该实施例中，基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值来确定电容器的状态监测结果，实现了在不改变或者不停止MMC系统运行的情况下电容器状态的在线监控，同时由于输入至MMC系统的调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的，该监测方法能够适用于应用更为广泛的基于最近电平逼近调制策略的MMC系统，提高了该监测方法的应用范围。此外，该电容器监测方法在监测时无需增加额外的硬件监测设备，监测成本低。
在本申请实施例中，该调制信号包括电容器对应的工作相位。如图5所示，基于图1所示的实施例，该实施例涉及的是步骤102中根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻的实现过程，包括步骤201和步骤202：
步骤201，基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻。
可选的，根据该电容器在MMC系统中的对应位置，确定该电容器对应的工作相位。
具体的，若该电容器对应的待测子模块位于MMC系统的上桥臂时，该电容器对应的工作相位θk的计算公式如下：
Figure 421521DEST_PATH_IMAGE004
,
其中，k为子模块在采用基于电压排序的NLM调制策略时对应的投入排序位数，N为MMC系统的上桥臂包含的子模块数量。
若该电容器对应的待测子模块位于MMC系统的下桥臂时，该电容器对应的工作相位θk的计算公式如下：
Figure 451925DEST_PATH_IMAGE006
,
其中，k为子模块在采用基于电压排序的NLM调制策略时对应的投入排序位数，N为MMC系统的下桥臂包含的子模块数量。
可选的，根据待测子模块的电容器对应的工作相位θk来确定第一组采样序列中的 第一个电压采样时刻
Figure 596599DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure 647731DEST_PATH_IMAGE010
。然后根据第一组采样序列中的第一 个电压采样时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE011_49A
以及第一采样时刻间隔T1确定其他组采样序列中的第一个电压采样 时刻，其中，0<T1<π/2。根据各组采样序列中的第一个电压采样时刻以及第二采样时刻间隔 T2，确定各组采样序列中包括的电压采样时刻，其中，0<T2<π/2。
步骤202，获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
本实施例中，基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻，获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值，通过对预设工频周期内多组采样序列对应的电压进行采样，提高了电压采样值的可靠性，进而提高了电容器监测结果的准确性。
进一步地，在本申请实施例中，该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
具体的，针对每组采样序列，该采样序列包括的第一相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE013_63A
、第二相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE015_77A
、第三相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE017_98A
以及第四相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE019_67A
满足以下要求：
Figure DEST_PATH_IMAGE021_69A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE023_44A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE025_84A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE027_44A
，
其中，p表示该预设工频周期为MMC系统运行的第p个工频周期，p>0，p为正整数；θkp 表示待测子模块在第p个工频周期内对应的工作相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE029_58A
。
本实施例中，通过对采样序列包括的多个相位时刻设置为在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻，其中，第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2，保证了各组采样序列包括的多个相位时刻能够在该预设工频周期包含的相位范围[0,π/2]以及[π/2,π]中均有涉及，进一步提高了电压采样值的可靠性。
在本申请实施例中，如图6所示，该实施例涉及的是步骤103中基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果的实现过程，包括步骤301、步骤302以及步骤303：
步骤301，将多组采样序列划分为多个候选序列集合。
其中，各候选序列集合包括至少两组采样序列。
步骤302，针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果。
可选的，该初始状态监测结果包括该电容器对应的理想电容Cap的电容值Ci以及等效串联电阻Resr的阻值Ri。
具体的，针对第i个候选序列集合Ei，根据调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，计算得到该电容器对应的电容值Ci以及阻值Ri。
步骤303，对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
可选的，该状态监测结果包括该电容器对应的理想电容Cap的电容值C以及等效串联电阻Resr的阻值R，计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE031_75A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE033_47A
，
其中，Q表示候选序列集合的数量；Ci表示第i个候选序列集合对应的理想电容Cap的电容值；Ri表示第i个候选序列集合对应的电容器对应的等效串联电阻Resr的阻值。
该实施例中，将多组采样序列划分为多个候选序列集合，针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果，对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。由于该状态监测结果是通过对多个候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理后得到的，利用统计分析的方式来得到最终的状态监测结果，提高了电容器监测结果的可靠性。
在本申请实施例中，该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列，基于图6所示的实施例，如图7所示，该实施例涉及的是步骤302基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果的实现过程，包括步骤401、步骤402以及步骤403：
步骤401，基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数。
可选的，该第一等效电压变化系数ΔU1对应的等效电压变化系数计算公式为：
ΔU1=(Uc2-Uc1)+(Uc4-Uc3)，
其中，Uc1、Uc2、Uc3以及Uc4分别为第一采样序列中的第一相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE013_64A
、第二相位时 刻
Figure DEST_PATH_IMAGE015_78A
、第三相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE017_99A
以及第四相位时刻
Figure DEST_PATH_IMAGE019_68A
对应的电压采样值。
可选的，该第一等效电流变化系数ΔI1包括
Figure DEST_PATH_IMAGE035_104A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE037_51A
两个等效系数，其对应的 等效电流变化系数计算公式具体如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE039_49A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE041_45A
，
Figure 255518DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure DEST_PATH_IMAGE045_56A
，
其中，mv为MMC系统的调制信号的调制比，Ism表示MMC系统交流侧的输出电流幅值，θI表示MMC系统交流侧的输出电流初始相位。
步骤402，基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数。
可选的，基于步骤401中提到的等效电压变化系数计算公式以及等效电流变化系 数计算公式，计算得到第二等效电压变化系数ΔU2、第二等效电流变化系数包括的
Figure DEST_PATH_IMAGE047_54A
、
Figure DEST_PATH_IMAGE049_46A
两个等效系数。
步骤403，根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
可选的，该初始状态监测结果包括的电容器对应的电容值Ci以及等效串联电阻Resr的阻值Ri的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE051_95A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE053_49A
。
该实施例中，根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果，由于该计算过程仅涉及加减乘除四则运算，避免了积分运算，降低了初始状态监测结果的计算量以及初始状态监测结果的计算误差。
在本申请实施例中，基于上述任一实施例，该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
可选的，在MMC系统中每个子模块的电容器均连接有电压传感器。利用电压传感器对子模块中的电容器的电压值进行采样。具体的，该电压传感器对应的采样频率f大于400Hz。
可选的，该预设工频周期内包括的电压采样时刻的数量应满足以下条件：半个工频周期内对应的电压采样时刻的数量为4的倍数。即该预设工频周期内包括的电压采样时刻的数量Num与电压传感器的采样频率f之间满足以下约束条件：Num<0.0025f，f>400Hz。
该实施例中，由于预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关，保证各组采样序列的独立性，提高了电压采样值的可靠性。
在本申请实施例中，如图8所示，提供了一种MMC系统子模块的电容器监测方法，包括以下步骤：
步骤501，获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，该调制信号包括电容器对应的工作相位。
步骤502，基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻。
其中，该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
步骤503，获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
其中，目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，该预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
步骤504，将多组采样序列划分为多个候选序列集合，其中，该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列。
步骤505，针对每个候选序列集合，基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数。
步骤506，基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数。
步骤507，根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定每个候选序列集合对应的初始状态监测结果。
步骤508，对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的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，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些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中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的MMC系统子模块的电容器监测方法的MMC系统子模块的电容器监测装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个MMC系统子模块的电容器监测装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于MMC系统子模块的电容器监测方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种MMC系统子模块的电容器监测装置，包括第一获取模块、第二获取模块和确定模块，其中：
第一获取模块，用于获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
第二获取模块，用于根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
确定模块，用于基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
在一个实施例中，该调制信号包括电容器对应的工作相位，该第二获取模块，具体用于：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；
获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
在一个实施例中，该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；
第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
在一个实施例中，该确定模块，具体用于：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；
针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；
对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
在一个实施例中，该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列；该确定模块，还具体用于：
基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；
基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；
根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
在一个实施例中，该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
上述MMC系统子模块的电容器监测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。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图10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、移动蜂窝网络、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MMC系统子模块的电容器监测方法。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10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：
获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列，基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
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，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
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：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
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：
该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
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：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
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：
该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列，基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
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：
该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和MMC系统输出的交流信号，调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；
根据调制信号确定预设工频周期内MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取电容器与电压采样时刻对应的目标电压采样值；
基于调制信号、交流信号以及目标电压采样值，确定电容器的状态监测结果。
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：
基于工作相位，确定预设工频周期内的多组采样序列，各采样序列包括多个相位时刻；获取各相位时刻对应的电压采样值，并将各电压采样值作为目标电压采样值。
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：
该多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；第一相位时刻与第三相位时刻之间的相位距离为π/2，第二相位时刻与第四相位时刻之间的相位距离为π/2。
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：
将多组采样序列划分为多个候选序列集合，各候选序列集合包括至少两组采样序列；针对每个候选序列集合，基于调制信号、交流信号以及候选序列集合对应的目标电压采样值，确定电容器对应的初始状态监测结果；对各候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到状态监测结果。
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：
该候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列，基于第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；基于第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；根据第一等效电压变化系数、第一等效电流变化系数、第二等效电压变化系数以及第二等效电流变化系数，确定初始状态监测结果。
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：
该目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与电压传感器的采样频率的大小相关。
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，所述的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、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
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。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种MMC系统子模块的电容器监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和所述MMC系统输出的交流信号，所述调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；其中，所述调制信号包括所述MMC系统的所述调制信号的调制比、所述MMC系统的所述调制信号的初始相位以及所述电容器对应的工作相位；所述交流信号包括所述MMC系统交流侧的功率因数角、所述MMC系统交流侧的输出电流初始相位、所述MMC系统交流侧的输出电流幅值以及所述MMC系统的角频率；
根据所述调制信号确定所述预设工频周期内所述MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取所述电容器与所述电压采样时刻对应的目标电压采样值；
基于所述调制信号、所述交流信号以及所述目标电压采样值，确定所述电容器的状态监测结果；
所述调制信号包括所述电容器对应的工作相位，所述根据所述调制信号确定所述预设工频周期内所述MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，包括：
基于所述工作相位，确定所述预设工频周期内的多组采样序列，各所述采样序列包括多个相位时刻；所述多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；所述第一相位时刻与所述第三相位时刻之间的相位距离为π/2，所述第二相位时刻与所述第四相位时刻之间的相位距离为π/2；
获取各所述相位时刻对应的电压采样值，并将各所述电压采样值作为所述目标电压采样值；
所述基于所述调制信号、所述交流信号以及所述目标电压采样值，确定所述电容器的状态监测结果，包括：
将所述多组采样序列划分为多个候选序列集合，各所述候选序列集合包括至少两组采样序列；
针对每个所述候选序列集合，基于所述调制信号、所述交流信号以及所述候选序列集合对应的目标电压采样值，确定所述电容器对应的初始状态监测结果；
对各所述候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到所述状态监测结果；
所述候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列；所述基于所述调制信号、所述交流信号以及所述候选序列集合对应的目标电压采样值，确定所述电容器对应的初始状态监测结果，包括：
基于所述第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于所述第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；其中，所述第一等效电压变化系数ΔU1对应的等效电压变化系数计算公式为：
ΔU1=(Uc2-Uc1)+(Uc4-Uc3)，
其中，Uc1、Uc2、Uc3以及Uc4分别为所述第一采样序列中的所述第一相位时刻
Figure 131676DEST_PATH_IMAGE001
、所述第 二相位时刻
Figure 417164DEST_PATH_IMAGE002
、所述第三相位时刻
Figure 685334DEST_PATH_IMAGE003
以及所述第四相位时刻
Figure 5457DEST_PATH_IMAGE004
对应的电压采样 值；
所述第一等效电流变化系数ΔI1包括
Figure 169722DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 942506DEST_PATH_IMAGE006
两个等效系数，所述第一等效电流变 化系数计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 748788DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 188996DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 55321DEST_PATH_IMAGE010
，
其中，mv为所述调制比，Ism表示所述输出电流幅值，θI表示所述输出电流初始相位；
基于所述第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于所述第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；
根据所述第一等效电压变化系数、所述第一等效电流变化系数、所述第二等效电压变化系数以及所述第二等效电流变化系数，确定所述初始状态监测结果；
所述初始状态监测结果包括的所述电容器对应的电容值Ci以及等效串联电阻Resr的阻值Ri的计算公式如下：
Figure 518664DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，ΔU2为所述第二等效电压变化系数，
Figure 925374DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 157772DEST_PATH_IMAGE015
为所述第二等效电流变化系数包 括的两个等效系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标电压采样值是通过电压传感器采集得到的，所述预设工频周期包括的电压采样时刻的数量与所述电压传感器的采样频率的大小相关。
3.一种MMC系统子模块的电容器监测装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取预设工频周期内输入MMC系统的调制信号和所述MMC系统输出的交流信号，所述调制信号是基于最近电平逼近调制策略生成的；其中，所述调制信号包括所述MMC系统的所述调制信号的调制比、所述MMC系统的所述调制信号的初始相位以及所述电容器对应的工作相位；所述交流信号包括所述MMC系统交流侧的功率因数角、所述MMC系统交流侧的输出电流初始相位、所述MMC系统交流侧的输出电流幅值以及所述MMC系统的角频率；
第二获取模块，用于根据所述调制信号确定所述预设工频周期内所述MMC系统的子模块的电容器对应的电压采样时刻，并获取所述电容器与所述电压采样时刻对应的目标电压采样值；
确定模块，用于基于所述调制信号、所述交流信号以及所述目标电压采样值，确定所述电容器的状态监测结果；
所述第二获取模块，具体用于基于所述工作相位，确定所述预设工频周期内的多组采样序列，各所述采样序列包括多个相位时刻；所述多个相位时刻包括在时序上依次相邻的第一相位时刻、第二相位时刻、第三相位时刻以及第四相位时刻；所述第一相位时刻与所述第三相位时刻之间的相位距离为π/2，所述第二相位时刻与所述第四相位时刻之间的相位距离为π/2；获取各所述相位时刻对应的电压采样值，并将各所述电压采样值作为所述目标电压采样值；
所述确定模块，具体用于将所述多组采样序列划分为多个候选序列集合，各所述候选序列集合包括至少两组采样序列；所述候选序列集合包括第一采样序列以及第二采样序列；针对每个所述候选序列集合，基于所述调制信号、所述交流信号以及所述候选序列集合对应的目标电压采样值，确定所述电容器对应的初始状态监测结果；对各所述候选序列集合对应的初始状态监测结果作均值处理，得到所述状态监测结果；
所述确定模块，具体用于基于所述第一采样序列对应的第一电压采样值，得到第一等效电压变化系数，并基于所述第一采样序列对应的第一调制信号以及第一交流信号，得到第一等效电流变化系数；其中，所述第一等效电压变化系数ΔU1对应的等效电压变化系数计算公式为：
ΔU1=(Uc2-Uc1)+(Uc4-Uc3)，
其中，Uc1、Uc2、Uc3以及Uc4分别为所述第一采样序列中的所述第一相位时刻
Figure 460578DEST_PATH_IMAGE001
、所述第 二相位时刻
Figure 207954DEST_PATH_IMAGE002
、所述第三相位时刻
Figure 824880DEST_PATH_IMAGE003
以及所述第四相位时刻
Figure 708522DEST_PATH_IMAGE004
对应的电压采样 值；
所述第一等效电流变化系数ΔI1包括
Figure 447808DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 620164DEST_PATH_IMAGE006
两个等效系数，所述第一等效电流变 化系数计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 368677DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 575667DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 220275DEST_PATH_IMAGE010
，
其中，mv为所述调制比，Ism表示所述输出电流幅值，θI表示所述输出电流初始相位；
基于所述第二采样序列对应的第二电压采样值，得到第二等效电压变化系数，并基于所述第二采样序列对应的第二调制信号以及第二交流信号，得到第二等效电流变化系数；
根据所述第一等效电压变化系数、所述第一等效电流变化系数、所述第二等效电压变化系数以及所述第二等效电流变化系数，确定所述初始状态监测结果；
所述初始状态监测结果包括的所述电容器对应的电容值Ci以及等效串联电阻Resr的阻值Ri的计算公式如下：
Figure 942244DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 691851DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，ΔU2为所述第二等效电压变化系数，
Figure 487768DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 303278DEST_PATH_IMAGE015
为所述第二等效电流变化系数包 括的两个等效系数。
4.一种计算机设备，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2中任一项所述的方法的步骤。
5.一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2中任一项所述的方法的步骤。
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