一种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法，所述的方法基于分组的思想，并且在每个计算周期内依照直流电压定点比特位特性进行不同的分组，进行功率模块的投切，实现模块电容均压的目的。所述方法利用每相每个桥臂上的所有功率单元直流电压的定点比特位差异，并依据控制算法输出的需要的投切的功率单元数量及当前桥臂的电流方向，进行动态分组排序，根据排序结果对需要投入、退出的功率单元进行动作。动态分组排序引入了直流电压的定点比特位特性，具备全排序的优势，同时大大优化了计算速度，对改善模块电压波动具有较大的积极作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子变流器
，尤其涉及电力系统中模块化多电平变流器的功率模块电容均压控制方法。
技术介绍
随着电力电子变流器技术的发展，模块化已经成为了应用趋势，而模块化多电平变流器的输出电平也随着发展越来越多，在电平数多达上百个后，模块的电容均压问题日益突出，如何保证单元模块电容电压的平衡是MMC变流器稳定运行的关键技术之一。 目前的多电平变流器均压方法多为传统全排序或者固定分组排序，根据电流方向和需要投入的数量进行选择合适的模块投入。在单元模块数据较多的情况下，全排序方法会耗费大量的运算资源及时间，其繁琐程度会大大的占用算法控制周期及消耗较大的硬件成本。而分组排序可以对资源占用及运行时间做优化，但是运行效果会差于传统的全排序。 在保证运行效果的前提下，提出一种可以优化资源及运行时间的均压控制方法成为需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的技术问题，对运行均压效果、资源占用情况、运行时间及复杂度方面进行综合考虑而提出的。本专利技术所涉及到的方法可以在保证均压效果及资源占用少的前提下，极大的减少排序时间。如果定点的电压为N比特，则本专利技术最多只需N次特性比特的排序及计算即可得到需要投入的功率单元，达到功率单元电容均压的目的。 本专利技术具体采用以下技术方案。 —种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (I)获取桥臂上所有功率模块的直流电压值，并将所述直流电压值转换为统一定点格式即二进制电压，以二进制无符号数进行表示； (2)将各模块直流电压转换后的定点格式数据按照比特位的格式排列，并根据电流方向确定特性比特； (3)从高位到低位比较各二进制电压的比特位，找出第一个具有不同特性的比特位； (4)计算特性比特的个数； (5)根据特性比特的个数与需要投入的模块个数进行比较，划分分组，并计划下一个分组； (6)依据步骤(5)的结果，计算需要查看的模块中，其二进制电压下一个比特位上特性比特的个数； (7)根据步骤(6)得到的特性比特的个数与剩余的需要投入的模块个数进行比较，再次划分分组，并计划下一个分组； (8)按照步骤(6)、步骤(7)循环操作，一直到需要投入的模块全部分组完毕，或者到比较到比特位的最低位；如果比较到比特最低位，全部标记为投入的功率单元与总的需要投入的功率单元不等，则需要凑足需要投入的数量并标记； (9)将标记投入的组内的功率模块全部投入，没有标记的功率模块退出。 步骤(I)中，获取桥臂上所有功率模块的直流电压值，如果是浮点数据，则转换为统一格式的无符号定点数，如果是无符号定点数则不用变化，则只需要统一定点格式，将所有电压的定点数格式与定点位数一致。 步骤(2)中，将各模块直流电压按照比特位的格式排列，以方便后续的比特位运算等操作。同时据电流方向确定特性比特，当电流方向为流入时，给模块电容充电，需要模块电压按照从小到大排列，模块电压小的优先投入，此时特性比特定义为“O”；当电流方向为流出时，给模块电容放电，需要模块电压按照从大到小进行排列，模块电压大的优先投入，此时特性比特定义为“I”。 步骤(3)中，从高位到低位比较各个二进制电压的比特位，若全为O或者1，则忽略掉此比特位，继续寻找下一个比特位，直到找出第一个具有不同特性的比特，标记为有效比特位I。 步骤(4)中，计算各个功率单元电压，有效比特位I中有特性比特的个数。 步骤(5)中，根据上一步计算得出的特性比特个数与需要投入的模块个数比较，如果相等，则划分具有特性比特的功率单元为组1，并且标记组I为全部投入，进入步骤9)，如果特性比特数小，则划分具有特性比特的功率单元为组1，并且标记组I为全部投入，并在具有非特性比特的功率单元中，电压比特位的下一个位寻找特性比特；如果特性比特数大，在具有特性比特的功率单元中，电压比特位的下一个位寻找特性比特。 步骤(6)中，基于上一步骤得出的需要查看的功率单元中，下一个特性比特位，计算直流电压比特位上特性比特的个数。 步骤(7)中，特性比特个数与剩下的需要投入的模块个数比较，如果相等，则划分具有特性比特的功率单元为组2，并且标记组2为全部投入，进入步骤9);如果特性比特数小，则划分具有特性比特的功率单元为组2，并且标记组2为全部投入，并在具有非特性比特的功率单元中，电压比特位的下一个位寻找特性比特；如果特性比特数大，在具有特性比特的功率单元中，电压比特位的下一个位寻找具有差异的特性比特。 步骤⑶中，由此循环，一直到能够进入步骤9)，或者到比特位的最低位。如果到了比特最低位，特性比特个数与剩下的需要投入的模块个数比较，如果相等，则划分具有特性比特的功率单元为组N(N为继续上一个组的序号)，并且标记组N为全部投入；如果特性比特数小，则划分具有特性比特的功率单元为组N，并且标记组N为全部投入，并在具有非特性比特的功率单元中，随机选择剩余的模块投入，并划分为组N+1 ;如果特性比特数大，在具有特性比特的功率单元中，随机选择剩余的模块投入，并划分为组N。 步骤(9)中，最后，将所有标记投入的组内的功率模块全部投入，没有标记的功率模块划分下一组，并标记为退出，此轮排序结束。 本专利技术的有益效果是:充分利用单元电容电压比特位的特点，在每次计算过程中，根据电流方向及需要投入的模块数量，进行快速动态分组排序，并分步确定需要投入的模块，实现单元电容电压均衡的目的。 【附图说明】 图1是本专利技术的模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法流程图。 【具体实施方式】 下面结合说明书附图、附表和【具体实施方式】对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。 如图1所示为模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法流程图，本申请公开的模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法包括以下步骤: 步骤1:获取桥臂上所有功率模块的直流电压值，并将所述直流电压值转换为统一定点格式即二进制电压，以二进制无符号数进行表示。获取桥臂上所有功率模块的直流电压值，如果是浮点数据，则转换为统一格式的无符号定点数，如果是无符号定点数则不用变化，则只需要统一定点格式，将所有电压的定点数格式与定点位数一致。 定点的格式整数位数、小数位数的定义需要参考工程项目需求的单元电压精度而定，取整方式采取四舍五入的方法转换。 步骤2:将各模块直流电压转换后的定点格式数据按照比特位的格式排列，并根据电流方向确定特性比特。将各模块直流电压按照比特位的格式排列，以方便后续的比特位运算等操作。同时据电流方向确定特性比特，当电流方向为流入时，给模块电容充电，需要模块电压按照从小到大排列，模块电压小的优先投入，此时特性比特定义为“O”；当电流方向为流出时，给模块电容放电，需要模块电压按照从大到小进行排列，模块电压大的优先投入，此时特性比特定义为“ I ”。 由于电流方向是实时变化的，所以在每次排序都前需要进行特性比特的确定，以确定模块电压的排序顺序(从大到小排序还是从小到大排序)。 步骤3中:从高位到低位比较各个二进制电压的比特位，若全为O或者1，则忽略掉此比特位，继续寻找下一个比特位，直到找出第一个具有不同特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法，其特征在于，所述方法基于分组的思想，对功率模块进行不同的分组，进行功率模块的投切，实现模块电容均压的目的。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法，其特征在于，所述方法基于分组的思想，对功率模块进行不同的分组，进行功率模块的投切，实现模块电容均压的目的。2.一种模块化多电平变流器的功率模块动态分组均压控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)获取桥臂上所有功率模块的直流电压值，并将所述直流电压值转换为统一定点格式即二进制电压，以二进制无符号数进行表示； (2)将各模块直流电压转换后的定点格式数据按照比特位的格式排列，并根据电流方向确定特性比特； (3)从高位到低位比较各二进制电压的比特位，找出第一个具有不同特性的比特位； (4)计算特性比特的个数； (5)根据特性比特的个数与需要投入的模块个数进行比较，划分分组，并计划下一个分组； (6)依据步骤(5)的结果，计算需要查看的模块中，其二进制电压下一个比特位上特性比特的个数； (7)根据步骤(6)得到的特性比特的个数与剩余的需要投入的模块个数进行比较，再次划分分组，并计划下一个分组； (8)按照步骤(6)、步骤(7)循环操作，一直到需要投入的模块全部分组完毕，或者到比较到比特位的最低位；如果比较到比特最低位，全部标记为投入的功率单元与总的需要投入的功率单元不等，则需要凑足需要投入的数量并标记； (9)将标记投入的组内的功率模块全部投入，没有标记的功率模块退出。3.根据权利要求2所述的功率模块动态分组均压控制方法，其特征在于: 步骤(1)中，如果桥臂上所有功率模块的直流电压值是浮点数据，则转换为统一格式的无符号定点数，如果桥臂上所有功率模块的直流电压值是无符号定点数则不用变化，只需要统一定点格式，将所有电压的定点数格式与定点位数一致。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱喆，黎小林，许树楷，贾海林，陈秋荣，操丰梅，徐刚，司喆，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44