一种具有智能校正功能的MMC模块电压测量方法技术

本发明专利技术公开了一种具有智能校正功能的MMC模块电压测量方法，使用一个电压传感器或测量电路测量两个相邻的串联单电容模块或一个双电容模块的输出端口电压，根据被测模块的运行状态计算出各自的电容电压值，并提出电压校正方法对各自电容的电压进行校正，从而降低硬件成本和复杂度，提高了可靠性。本发明专利技术适用于现有调制和控制策略且不受模块运行状态变化规律的限制，适应性好，通用性高，在模块控制器中实现，不影响模块其他控制功能且不增加主控制器计算负担，适用于含较多模块MMC的应用场合，如高压直流输电，电力牵引等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子应用
，特别设计一种具有智能校正功能的MMC模块电压测量方法。
技术介绍
随着经济的快速发展、社会生产规模的逐步扩大，各种形式的电力需求不断增长，对电力电子设备的要求也越来越高，电力电子技术随之飞速发展，其中多电平变换器因具有输出电压高、谐波含量低、电压变化率小、功率开关器件电压应力小、开关频率低等优点正逐渐成为高压大功率电力应用领域的研究热点。随着全控型电力电子器件耐压等级和容量的不断提升，使得采用绝缘栅双极型晶体管构成的多种电压源变换器并应用于高压大功率场合成为可能。其中模块化多电平变换器(modular multilevel converter，下文简称MMC)如图1所示，因为具有高度模块化结构而易于扩容，具有公共直流母线可以提高系统可靠性且有利于降低成本，对系统主回路的杂散参数不敏感而易于实现，不平衡运行能力、故障穿越和恢复能力强，输出波形好等优点，使得其较传统的两电平或三电平变换器具有一系列优点，所以是近期国内外的研究焦点。MMC中因为含有较多的模块，电压等级较高时一个桥臂甚至能达到数百个模块串联，而每个模块的电容电压又是系统控制所必须采集的重要参数，所以就意味着需要较多的电压传感器或电压测量电路等硬件设施，系统的硬件成本和复杂度较高。模块电压是MMC系统运行需要采集的参数中数量最多的，因此如能在模块电压测量方面降低硬件复杂程度，将有助于系统的可靠运行。随着对MMC研究的深入，为了使MMC应对直流故障等原因而出现的双电容模块，找到一种适用于该模块的电压测量方法是十分有必要的。为了对各模块的电容电压进行控制，在以往的常规方法中，需要测量所有模块的电容电压。现有的模块电压测量方法都是对每个模块的电容电压直接进行测量，使得每个模块都要有相应的电压传感器或电压测量电路，硬件复杂度和成本都很大。同时，现有的一些测量方法不仅计算过程复杂，而且准确性低，通用性低。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种通用性更好，准确性更高的具有智能校正功能的MMC模块电压测量方法。技术方案：本专利技术提供了一种具有智能校正功能的MMC模块电压测量方法，包括以下步骤：步骤1：将电压传感器或电压采样电路设置在两个相邻串联的单电容模块的输出端口或者双电容模块的输出端口，此输出端口为采样点；两个相邻串联的单电容模块或双电容模块中两个模块分别表示为模块1和模块2；步骤2：模块电压测量初始化，设置每个模块电压最大门限值ucimaxref，模块电压的最小判断门限值umin，电压校正系数d的初始，并在MMC系统中选择9个存储器存储相应参数；步骤3：电压传感器或电压采样电路开始测量采样点电压um；步骤4：确定两个相邻串联的单电容模块的运行状态或双电容模块中两个分模块的运行状态，结合步骤3中获得的采样点电压um获得每个模块的电容电压值；其中，用F1表示模块1的运行状态变量，F2表示模块2的运行状态变量；步骤5：判断控制是否结束，如果MMC系统的主控制器没有发出控制结束指令则根据系统控制信号，继续循环进行步骤3～步骤4测量模块电压；如果MMC系统的主控制器发出控制结束指令，则结束控制；其中，所述步骤4中所述获得每个模块的电容电压值的方法为：当F1＝0且F2＝0时，模块1中的电容电压uc1＝M1，M1表示第一存储器中的值，第一存储器用于记录模块1中电容电压的值，模块2中的电容电压uc2＝M2，M2表示第二存储器中的值，第二存储器用于记录模块2中电容电压的值；第一存储器和第二存储器中的值不更新；同时，将当前的第一模块和第二模块的状态值存储到第八存储器中；其中，第八存储器用于记录一次运行状态变化前第一模块和第二模块的状态值，用M8表示第八存储器中的值；当F1＝1且F2＝0时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位是否为1，其中第九存储器用于记录电压校正系数的标志位,用M9表示第9存储器中的值；如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第五存储器中，M5表示第五存储器中的值，根据公式d＝(|M5-M3|)/(|M1+M2-M3-M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，第七存储器用于存储电压校正系数d的值，M7表示第七存储器中的值，然后将第九存储器的值更新为0；此时模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；如果不电压校正系数的计算标志位不为1，直接使得模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；当F1＝0且F2＝1时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位为1，如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第六存储器中，M6表示第六存储器中的值；根据公式1-d＝(|M6-M4|)/(|M1+M2-M3-M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，然后将更新后的值存储到第七存储器中，再将第九存储器的值更新为0；此时模块2中的电容电压uc2为此次采样点处的电压值um，模块1中的电容电压uc1不变；更新第二存储器中的值，并在第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；如果压校正系数的计算标志位不为1，直接使得模块2中的电容电压uc2为此次采样点处的电压值um，模块1中的电容电压uc1不变；更新第二存储器中的值，并在第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；当F1＝1且F2＝1时，判断测量电压um的范围，如果um≤2umin时，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果um>2umin，判断前一次运行状态是否为F1＝1且F2＝0或F1＝0且F2＝1或F1＝0且F2＝0，如果符合三种情况中的一种，则将此时第一存储器中的值存储到第三存储器中，将此时第二存储器中的值存储到第四存储器中，第九存储器中的值更新为1，用M3表示第三存储器中的值，M4表示第四存储器中的值；并根据公式uv1＝(Um-M1-M2)×M7计算模块1的电压变化量uv1，根据公式uv2＝(Um-M1-M2)×(1-M7)计算模块2的电压变化量uv2；如果均不符合三种情况，直接计算模块1的电压变化量uv1和模块2的电压变化量uv2，此时，模块1中的电容电压uc1＝M1+uv1，模块2中的电容电压uc2＝M2+uv2；并更新模块1和模块2的电容电压存储值；更新第一存储器和第二存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值。进一步，所述电压校本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有智能校正功能的的MMC模块电压测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将电压传感器或电压采样电路设置在两个相邻串联的单电容模块的输出端口或者双电容模块的输出端口，此输出端口为采样点；两个相邻串联的单电容模块或双电容模块中两个模块分别表示为模块1和模块2；步骤2：模块电压测量初始化，设置每个模块电压最大门限值ucimaxref，模块电压的最小判断门限值umin，电压校正系数d的初始值，并在MMC系统中选择9个存储器存储相应参数；步骤3：电压传感器或电压采样电路开始测量采样点电压um；步骤4：确定两个相邻串联的单电容模块的运行状态或双电容模块中两个分模块的运行状态，结合步骤3中获得的采样点电压um获得每个模块的电容电压值；其中，用F1表示模块1的运行状态变量，F2表示模块2的运行状态变量；步骤5：判断控制是否结束，如果MMC系统的主控制器没有发出控制结束指令则根据系统控制信号，继续循环进行步骤3～步骤4测量模块电压；如果MMC系统的主控制器发出控制结束指令，则结束控制；其中，所述步骤4中所述获得每个模块的电容电压值的方法为：当F1＝0且F2＝0时，模块1中的电容电压uc1＝M1，M1表示第一存储器中的值，第一存储器用于记录模块1中电容电压的值，模块2中的电容电压uc2＝M2，M2表示第二存储器中的值，第二存储器用于记录模块2中电容电压的值；第一存储器和第二存储器中的值不更新；同时，将当前的第一模块和第二模块的状态值存储到第八存储器中；其中，第八存储器用于记录一次运行状态变化前第一模块和第二模块的状态值，用M8表示第八存储器中的值；当F1＝1且F2＝0时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位是否为1，其中第九存储器用于记录电压校正系数的标志位,用M9表示第9存储器中的值；如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第五存储器中，M5表示第五存储器中的值，根据公式d＝(|M5‑M3|)/(|M1+M2‑M3‑M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，第七存储器用于存储电压校正系数d的值，M7表示第七存储器中的值，然后将第九存储器的值更新为0；此时模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；如果电压校正系数的计算标志位不为1，直接使得模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；当F1＝0且F2＝1时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位为1，如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第六存储器中，M6表示第六存储器中的值；根据公式1‑d＝(|M6‑M4|)/(|M1+M2‑M3‑M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，然后将更新后的值存储到第七存储器中，再将第九存储器的值更新为0；此时模块2中的电容电压uc2为此次采样点处的电压值um，模块1中的电容电压uc1不变；更新第二存储器中的值，并在第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；如果压校正系数的计算标志位不为1，直接使得模块2中的电容电压uc2为此次采样点处的电压值um，模块1中的电容电压uc1不变；更新第二存储器中的值，并在第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；当F1＝1且F2＝1时，判断测量电压um的范围，如果um≤2umin时，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果um>2umin，判断前一次运行状态是否为F1＝1且F2＝0或F1＝0且F2＝1或F1＝0且F2＝0，如果符合三种情况中的一种，则将此时第一存储器中的值存储到第三存储器中，将此时第二存储器中的值存储到第四存储器中，第九存储器中的值更新为1，用M3表示第三存储器中的值，M4表示第四存储器中的值；并根据公式uv1＝(Um‑M1‑M2)×M7计算模块1的电压变化量uv1，根据公式uv2＝(Um‑M1‑M2)×(1‑M7)计算模块2的电压变化量uv2；如果均不符合三种情况，直接计算模块1的电压变化量uv1和模块2的...

【技术特征摘要】
1.一种具有智能校正功能的的MMC模块电压测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将电压传感器或电压采样电路设置在两个相邻串联的单电容模块的输出端口或者双电容模块的输出端口，此输出端口为采样点；两个相邻串联的单电容模块或双电容模块中两个模块分别表示为模块1和模块2；步骤2：模块电压测量初始化，设置每个模块电压最大门限值ucimaxref，模块电压的最小判断门限值umin，电压校正系数d的初始值，并在MMC系统中选择9个存储器存储相应参数；步骤3：电压传感器或电压采样电路开始测量采样点电压um；步骤4：确定两个相邻串联的单电容模块的运行状态或双电容模块中两个分模块的运行状态，结合步骤3中获得的采样点电压um获得每个模块的电容电压值；其中，用F1表示模块1的运行状态变量，F2表示模块2的运行状态变量；步骤5：判断控制是否结束，如果MMC系统的主控制器没有发出控制结束指令则根据系统控制信号，继续循环进行步骤3～步骤4测量模块电压；如果MMC系统的主控制器发出控制结束指令，则结束控制；其中，所述步骤4中所述获得每个模块的电容电压值的方法为：当F1＝0且F2＝0时，模块1中的电容电压uc1＝M1，M1表示第一存储器中的值，第一存储器用于记录模块1中电容电压的值，模块2中的电容电压uc2＝M2，M2表示第二存储器中的值，第二存储器用于记录模块2中电容电压的值；第一存储器和第二存储器中的值不更新；同时，将当前的第一模块和第二模块的状态值存储到第八存储器中；其中，第八存储器用于记录一次运行状态变化前第一模块和第二模块的状态值，用M8表示第八存储器中的值；当F1＝1且F2＝0时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位是否为1，其中第九存储器用于记录电压校正系数的标志位,用M9表示第9存储器中的值；如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第五存储器中，M5表示第五存储器中的值，根据公式d＝(|M5-M3|)/(|M1+M2-M3-M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，第七存储器用于存储电压校正系数d的值，M7表示第七存储器中的值，然后将第九存储器的值更新为0；此时模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；如果电压校正系数的计算标志位不为1，直接使得模块1中的电容电压uc1为此次采样点处的电压值um，模块2中的电容电压uc2不变；更新第一存储器中的值，并将第八存储器中存储当前的第一模块和第二模块的状态值；当F1＝0且F2＝1时，判断采样点处的电压um的范围，如果um≤umin或um≥2umin，模块1中的电容电压uc1＝M1，模块2中的电容电压uc2＝M2，第一存储器和第二存储器中的值不更新，继续进行检测；如果umin＜um＜2umin，判断电压校正系数的计算标志位为1，如果电压校正系数的计算标志位为1，则将此时采样点处的电压um存储到第六存储器中，M6表示第六存储器中的值；根据公式1-d＝(|M6-M4|)/(|M1+M2-M3-M4|)计算电压校正系数d并更新原来的电压校正系数，然后将更新后的值存储到第七存储器中，再将第九存储器的值更新为0；此时模块2中的电容电压uc2为此次采样点处的电压值um，模块1中的电容电压uc1不变；更新...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东野，赵剑锋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32