CN106452043B - 一种子模块分布式充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种子模块分布式充电方法，通过将换流阀每个桥臂的子模块分组，每组对应着一个阀控功能模块，上层控制功能模块根据各组正常子模块的平均电压和数目计算出各组的权重，并结合相应桥臂应该旁路的子模块数目计算出各组旁路的子模块数目下发给阀控功能模块，阀控功能模块按照现有文献提供的均压策略和选通方法工作。

Description

一种子模块分布式充电方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种子模块分布式充电方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术得到了极为广泛的关注和应用。该型拓扑的桥臂采用基本运行单元级联的形式，避免大量开关器件直接串联，不存在驱动一致性等问题，大幅降低了直流输电的技术壁垒。但由于该拓扑将能量分散存储在桥臂的各个子模块电容中，因此，如何在充电和解锁运行过程中快速实现各个子模块电容电压的均衡控制是其实现难点之一。
目前子模块均压策略通常采用子模块电容电压排序选通的方法，但当桥臂子模块数量过多时，会造成排序算法的时间开销占比过大，阀控装置的负载率过高；且随着电压等级的提高，子模块的数目(链接数)相应的提高，排序算法的时间开销将呈几何级增加。另一方面，由于每个子模块都需要与阀控装置进行通讯，阀控装置与子模块的通讯接口也将随着链接数的增大而增大，而硬件的扩容会造成成本的大幅度提升，也会造成开发周期的提升，不利于阀控装置的扩容。
专利CN201410768743.3提出了“一种子模块分布式控制方法、装置和***”，该发明将每个桥臂的子模块分组，每组对应着一台阀控装置，上层控制装置根据桥臂电流、各组正常子模块的平均电压和数目计算出各组的权重，并结合相应桥臂应该投入的子模块数目计算出各组投入的子模块数目下发给阀控装置，阀控装置按照现有文献提供的均压策略和选通方法工作。该发明可以实现解锁运行过程中子模块电压的均衡控制，但是并没有考虑到分布式控制方案充电过程中的子模块电压均衡控制，而充电过程中子模块电压的均衡控制关系到换流器启动成功与否，是一个非常重要的过程。
因此有必要针对分布式控制方案设计一种充电方法，实现充电过程中子模块电压的均衡控制。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种子模块分布式充电方法，在分布式控制方案充电过程中实现子模块电压的均衡控制。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种子模块分布式充电方法，将换流阀每个桥臂的所有子模块分为M组，M≥1，每组对应着一个阀控功能模块，由上层控制功能模块向阀控功能模块下发子模块旁路数目，子模块旁路数目的计算步骤如下：
(1)阀控功能模块求得所辖正常子模块的平均电压统计正常子模块的数目并上送给上层控制功能模块；
(2)上层控制功能模块分别求出所辖阀控功能模块的权重Bi，
(3)上层控制功能模块根据相应桥臂应该旁路的总的子模块数目和各阀控功能模块的权重Bi计算各阀控功能模块旁路的子模块数目其中round为四舍五入取整函数。
上述分组的原则为每组子模块的类型可以相同，也可以不相同。
上述正常子模块为可以参与正常投切的子模块，不包括被永久性短路的子模块。
上述旁路为通过开关器件使得子模块被暂时性短路的状态，不包括子模块被永久性短路的状态。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种子模块分布式充电方法，可以应用在分布式控制方案中，实现充电过程中子模块电压的均衡控制，以较低的成本配合换流器的成功启动。
附图说明
图1是本发明提出的子模块分布式充电方法逻辑示意图。
图2是半桥子模块旁路示意图。
图3是全桥子模块旁路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种子模块分布式充电方法，将换流阀每个桥臂的所有子模块分为M组，M≥1，每组对应着一个阀控功能模块，由上层控制功能模块向阀控功能模块下发子模块旁路数目，子模块旁路数目的计算示意图如图1所示，具体步骤如下：
(1)阀控功能模块求得所辖正常子模块的平均电压统计正常子模块的数目并上送给上层控制功能模块；
(2)上层控制功能模块分别求出所辖阀控功能模块的权重Bi，
(3)上层控制功能模块根据相应桥臂应该旁路的总的子模块数目和各阀控功能模块的权重Bi计算各阀控功能模块旁路的子模块数目其中round为四舍五入取整函数。
上述分组的原则为每组子模块的类型可以相同，也可以不相同，对一个桥臂中只有一种子模块的换流器可以分组，对于每个桥臂中含有多种子模块的换流器也可以分组。
上述正常子模块为可以参与正常投切的子模块，不包括被永久性短路的子模块。
上述旁路为通过开关器件使得子模块被暂时性短路的状态，不包括子模块被永久性短路的状态，对于半桥子模块，如图2所示，可以关断Q1并开通Q2，对于全桥子模块，如图3所示，可以关断Q1、Q3并开通Q2、Q4，或者关断Q2、Q4并开通Q1、Q3。
上述上层控制模块管辖换流阀的一个或者多个桥臂。
上述方案中,所有变量的下标i的取值范围为1～M。
本发明还提出一种子模块分布式控制装置，包括上层控制功能模块、阀控功能模块；将换流阀每个桥臂的所有子模块分为M组，M≥1，每组对应着一个阀控功能模块，上层控制功能模块对应一个桥臂或者多个桥臂的阀控功能模块；
(1)各阀控功能模块中的正常子模块计算单元求得所辖正常子模块的平均电压统计正常子模块的数目并上送给上层控制功能模块；
(2)上层控制功能模块中的权重计算单元分别求出所辖阀控功能模块的权重Bi，
(3)上层控制功能模块根据相应桥臂应该旁路的总的子模块数目和各阀控功能模块的权重Bi，在旁路子模块计算单元计算各阀控功能模块的旁路子模块数目其中round为四舍五入取整函数；并下发给各阀控功能模块。
上述正常子模块为可以参与正常投切的子模块，不包括被永久性短路的子模块。
上述旁路为通过开关器件使得子模块被暂时性短路的状态，不包括子模块被永久性短路的状态。
上述方案中,所有变量的下标i的取值范围为1～M。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (12)

1.一种子模块分布式充电方法，将换流阀每个桥臂的所有子模块分为M组，M≥1，每组对应着一个阀控功能模块，由上层控制功能模块向阀控功能模块下发子模块旁路数目，其特征在于，所述子模块旁路数目的计算步骤如下：
(1)各阀控功能模块求得所辖正常子模块的平均电压统计正常子模块的数目并上送给上层控制功能模块；
(2)上层控制功能模块分别求出所辖阀控功能模块的权重Bi，
(3)上层控制功能模块根据相应桥臂需要旁路的总的子模块数目和各阀控功能模块的权重Bi计算各阀控功能模块的旁路子模块数目其中round为四舍五入取整函数。
2.如权利要求1所述的一种子模块分布式充电方法，其特征在于，所述子模块分组的原则为每组子模块的类型相同或者不相同。
3.如权利要求1所述的一种子模块分布式充电方法，其特征在于，步骤(1)所述正常子模块为可以参与正常投切的子模块，不包括故障状态的子模块。
4.如权利要求1所述的一种子模块分布式充电方法，其特征在于，所述子模块旁路是指，通过开关器件使得子模块被暂时性短路的状态，不包括子模块被永久性短路的状态。
5.如权利要求1所述的一种子模块分布式充电方法，其特征在于，所述上层控制模块管辖换流阀的一个或者多个桥臂。
6.如权利要求1所述的一种子模块分布式充电方法，其特征在于，所述方法 中,所有变量的下标i的取值范围为1～M。
7.一种子模块分布式控制装置，其特征在于，包括上层控制功能模块、阀控功能模块；将换流阀每个桥臂的所有子模块分为M组，M≥1，每组对应着一个阀控功能模块，上层控制功能模块对应一个桥臂或者多个桥臂的阀控功能模块；
(1)各阀控功能模块求得所辖正常子模块的平均电压统计正常子模块的数目并上送给上层控制功能模块；
(2)上层控制功能模块分别求出所辖阀控功能模块的权重Bi，
(3)上层控制功能模块根据相应桥臂需要旁路的总的子模块数目和各阀控功能模块的权重Bi计算各阀控功能模块的旁路子模块数目其中round为四舍五入取整函数；并下发给各阀控功能模块。
8.如权利要求7所述的一种子模块分布式控制装置，其特征在于：所述子模块分组的原则为每组子模块的类型相同或者不相同。
9.如权利要求7所述的一种子模块分布式控制装置，其特征在于：所述正常子模块为可以参与正常投切的子模块，不包括故障状态的子模块。
10.如权利要求7所述的一种子模块分布式控制装置，其特征在于，所述子模块旁路是指，通过开关器件使得子模块被暂时性短路的状态，不包括子模块被永久性短路的状态。
11.如权利要求7所述的一种子模块分布式控制装置，其特征在于，所述上层控制模块管辖换流阀的一个或者多个桥臂。
12.如权利要求7所述的一种子模块分布式控制装置，其特征在于，所述装置中，所有参数变量的下标i的取值范围为1～M。
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