模块化多电平换流器的调制度修正方法及装置
阅读：663发布：2021-09-19
专利汇可以提供模块化多电平换流器的调制度修正方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了一种 模 块 化多电平换流器 的调制度修正方法及装置，该方法包括：获取换流器的 开关 函数和桥臂 电流 ；根据所述开关函数和所述桥臂电流 迭代 计算所述换流器的桥臂 输出 电压 ，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相 角 与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内；根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。本申请解决了 现有技术 采用电压源换流器的基本运行原理求取的换流器调制度与实际的调制度偏差较大的问题。，下面是模块化多电平换流器的调制度修正方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，包括：
获取换流器的开关函数和桥臂电流；
根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内；
根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述开关函数进行修正，包括：
根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对所述开关函数进行修正。
3.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流进行修正，包括：
根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压计算出所述桥臂电流。
4.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，在每次迭代计算时，根据所述开关函数和所述桥臂电流计算所述换流器的桥臂输出电压，包括：
根据所述桥臂电流计算出换流器桥臂中的功率模块的电容电压波动；
根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。
5.根据权利要求4所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，所述根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压，包括：
获取所述功率模块的额定直流电压；
根据所述电容电压波动以及所述额定直流电压计算出所述功率模块的电容电压；
根据所述电容电压以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。
6.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，桥臂输出电压的基波分量的幅值与换流器基波调制电压的幅值之间偏差的预设范围为负百分之二至正百分之二之间，桥臂输出电压的基波分量的相角与所述换流器基波调制电压的相角之间偏差的预设范围为0.2度至2度。
7.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的调制度修正方法，其特征在于，所述获取换流器的开关函数，包括：
根据换流器的运行参数计算出所述换流器的基波调制电压的幅值和相角；
根据所述换流器的基波调制电压的幅值和相角计算出所述换流器的开关函数。
8.一种模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取换流器的开关函数和桥臂电流；
迭代计算单元，用于根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内；
调制度计算单元，用于根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。
9.根据权利要求8所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，所述迭代计算单元，还用于根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对所述开关函数进行修正。
10.根据权利要求8所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，所述迭代计算单元，还用于根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压计算出所述桥臂电流。
11.根据权利要求8所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，所述迭代计算单元包括：
电容电压波动计算模块，用于在每次迭代计算时根据所述桥臂电流计算出换流器桥臂中功率模块的电容电压波动；
桥臂输出电压计算模块，用于在每次迭代计算时根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。
12.根据权利要求11所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，所述桥臂输出电压计算模块包括：
额定直流电压获取子模块，用于获取所述功率模块的额定直流电压；
电容电压计算子模块，用于根据所述电容电压波动以及所述额定直流电压计算出所述功率模块的电容电压；
桥臂电压计算子模块，用于根据所述电容电压以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。
13.根据权利要求8所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，桥臂输出电压的基波分量的幅值与换流器基波调制电压的幅值之间偏差的预设范围为负百分之二至正百分之二之间；桥臂输出电压的基波分量的相角与所述换流器基波调制电压的相角之间偏差的预设范围为0.2度至2度。
14.根据权利要求8所述的模块化多电平换流器的调制度修正装置，其特征在于，所述数据获取单元包括：
基波调制电压计算模块，用于根据换流器的运行参数计算出所述换流器的基波调制电压的幅值和相角；
开关函数计算模块，用于根据所述换流器的基波调制电压的幅值和相角计算出所述换流器的开关函数。
15.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，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7任一项所述的方法。
16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
模块化多电平换流器的调制度修正方法及装置
技术领域
[0001] 本申请涉及模块化多电平换流器领域，具体而言，涉及一种模块化多电平换流器的调制度修正方法及装置。
背景技术
[0002] 模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的电压变换电路，它通过将多个子模块级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少、模块化程度高等特点，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。
[0003] 模块化多电平换流器(MMC)的调制度与换流器的功率运行范围息息相关，同时换流器调制度与换流器的运行特性研究有着直接关系。模块化多电平换流器(MMC)技术发展迅速，目前，关于模块化多电平的研究主要集中在其控制策略上，部分文献对模块化多电平换流器的运行特性进行了详细分析，但是其运行特性研究时所使用的调制度、开关函数等均为理论情况下的计算值。例如，在进行模块化多电平换流器运行特性分析时，现有技术采用电压源换流器的基本运行原理求取换流器的调制度，未考虑模块化多电平换流器自身的运行特性影响，所求取的换流器调制度与实际的调制度有所偏差。因此，现有技术中缺少模块化多电平换流器调制度的修正计算的相关研究及计算方法。发明内容
[0004] 本申请的主要目的在于提供一种模块化多电平换流器的调制度修正方法，以解决现有技术采用电压源换流器的基本运行原理求取的换流器调制度与实际的调制度偏差较大的问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种模块化多电平换流器的调制度修正方法，该方法包括：
[0006] 获取换流器的开关函数和桥臂电流；
[0007] 根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内；
[0008] 根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。
[0009] 进一步的，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述开关函数进行修正，包括：根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对所述开关函数进行修正。
[0010] 进一步的，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流进行修正，包括：根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压计算出所述桥臂电流。
[0011] 进一步的，在每次迭代计算时，根据所述开关函数和所述桥臂电流计算所述换流器的桥臂输出电压，包括：
[0012] 根据所述桥臂电流计算出换流器桥臂中的功率模块的电容电压波动；以及[0013] 根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。
[0014] 为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种模块化多电平换流器的调制度修正装置，该装置包括：
[0015] 数据获取单元，用于获取换流器的开关函数和桥臂电流；
[0016] 迭代计算单元，用于根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内；
[0017] 调制度计算单元，用于根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。
[0018] 为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述模块化多电平换流器的调制度修正方法中的步骤。
[0019] 为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，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存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述模块化多电平换流器的调制度修正方法中的步骤。
[0020] 本申请的有益效果为：在本申请实施例中，通过不断的根据换流器的开关函数和桥臂电流迭代计算换流器的桥臂电压，并在迭代计算的过程中不断对换流器的开关函数和桥臂电流进行修正，直至得出的桥臂电压的基波分量的幅值和相角与换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内，从而根据最终的桥臂电压的基波分量的幅值计算出较为精确的换流器的调制度，实现了较为精确的计算出换流器的调制度的技术效果，解决了现有技术采用电压源换流器的基本运行原理求取的换流器调制度与实际的调制度偏差较大的问题，同时，在计算调制度的过程中也完成了桥臂2倍频环流的计算。附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0022] 图1是本申请第一实施例模块化多电平换流器的调制度修正方法的流程图；
[0023] 图2是本申请实施例对开关函数和桥臂电流进行修正的方法流程图；
[0024] 图3是本申请实施例计算桥臂输出电压的第一流程图；
[0025] 图4是本申请实施例计算桥臂输出电压的第二流程图；
[0026] 图5是本申请第二实施例模块化多电平换流器的调制度修正方法的流程图；
[0027] 图6是本申请实施例计算开关函数的流程图；
[0028] 图7是本申请实施例模块化多电平换流器的调制度修正装置的结构框图；
[0029] 图8是本申请实施例迭代计算单元的结构框图；
[0030] 图9是本申请实施例桥臂输出电压计算模块的结构框图；
[0031] 图10是本申请实施例数据获取单元的结构框图。
具体实施方式
[0032] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0033] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0034] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的“换流器的开关函数”、“功率模块的开关函数”、“桥臂输出电压的开关函数”相同，可以统称为开关函数。
[0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0037] 图1为本申请第一实施例模块化多电平换流器的调制度修正方法的流程图，如图1所示，本实施例的调制度修正方法包括步骤S101至步骤S103。
[0038] 步骤S101，获取换流器的开关函数和桥臂电流。在本申请的实施例中，本步骤可以先根据换流器系统的主回路参数以及系统的运行功率点计算得出理论情况下的换流器的桥臂电流以及基波调制电压。进而根据计算得出的换流器的基波调制电压计算出换流器的桥臂输出电压的开关函数。在本申请的实施例中，桥臂输出电压的开关函数为表示换流器工作状态的函数。在本申请的实施例中，根据换流器系统的主回路参数以及系统的运行功率点计算得出理论情况下的换流器的桥臂电流可通过如下公式来进行计算：
[0039] Idc＝P/Udc
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 其中，Iqb为换流器的桥臂电流，P为换流器有功功率，Q为换流器无功功率，S为换流器容量，Udc为直流电压，Uac为交流电压，Idc为直流电流，Iac为交流电流，其中：P、Q、Udc、Uac均为已知量，根据上述公式可以计算出理论情况下的换流器的桥臂电流Iqb。
[0044] 步骤S102，根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内。
[0045] 在本申请的实施例中，本步骤的根据开关函数和桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压具体可以为：首先将在上述步骤S101中计算得出的桥臂输出电压的开关函数等效为换流器的桥臂上的功率模块的开关函数；进而根据功率模块的开关函数以及桥臂电流计算得出桥臂电流通过开关函数的耦合作用下流经功率模块的电容电流；在求得功率模块的电容电流后，根据电容电流可以计算出功率模块的电容电压波动，进而可以根据该电容电压波动求得功率模块的电容电压；最后根据功率模块的电容电压以及功率模块的开关函数求得桥臂输出电压。在本申请的实施例中，在求得换流器的桥臂输出电压之后还会进一步求取桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角。在本申请的实施例中，桥臂输出电压的开关函数与功率模块的开关函数相同。
[0046] 在本申请实施例中，可以采用迭代计算的方法来对换流器的调制度进行修正，具体地，可以通过不断迭代计算出换流器的桥臂输出电压，直至迭代计算出的桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与换流器基波调制电压的幅值和相角的偏差在预设范围之内。因此在迭代计算过程中每次计算出桥臂输出电压之后，还会判断桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与换流器基波调制电压的幅值和相角的偏差是否均在对应的预设范围之内，若否则继续迭代，若是则迭代停止。
[0047] 在本申请中，当判断通过迭代计算出的换流器的桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角的偏差过大时，则根据该桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对开关函数进行修正，得到修正后的开关函数，此外还会根据该桥臂输出电压对桥臂电流进行修正，得到新的桥臂电流。进而在下一次迭代计算时，将修正后的开关函数以及根据桥臂输出电压计算出的新的桥臂电流作为初始量计算出新的桥臂输出电压。本申请的实施例中，通过不断的迭代计算直至计算出的桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角满足条件。在本申请的实施例中，根据桥臂输出电压对桥臂电流进行修正可以为，根据桥臂输出电压以及现有的模块化多电平换流器的微分方法计算出新的桥臂电流。
[0048] 在本申请的可选实施例中，桥臂输出电压的基波分量的幅值与换流器基波调制电压的幅值之间偏差的预设范围为正负百分之2，桥臂输出电压的基波分量的相角与所述换流器基波调制电压的相角之间偏差的预设范围为0.2度至2度。
[0049] 步骤S103，根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。在本步骤中，当通过上述步骤S102的迭代计算得出满足条件的桥臂输出电压之后，根据桥臂输出电压的基波分量的幅值计算得出换流器的调制度，具体计算公式为：
[0050]
[0051] 其中，M为换流器的调制度，Udc为换流器的直流电压，为可以直接测得的已知量，Uc为桥臂输出电压的基波分量的幅值。
[0052] 从以上的描述中，可以看出，本申请通过不断的根据换流器的开关函数和桥臂电流迭代计算换流器的桥臂电压，并在迭代计算的过程中不断对换流器的开关函数和桥臂电流进行修正，直至得出的桥臂电压的基波分量的幅值和相角与换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内，从而根据最终的桥臂电压的基波分量的幅值计算出较为精确的换流器的调制度，实现了较为精确的计算出换流器的调制度的技术效果，解决了现有技术采用电压源换流器的基本运行原理求取的换流器调制度与实际的调制度偏差较大的问题。
[0053] 如图2所示，上述步骤S102中基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，具体包括步骤S201和步骤S202。
[0054] 步骤S201，根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对所述开关函数进行修正。这里对开关函数的修正可以分为幅值修正及相角修正，且对换流器的开关函数进行修正的方法有多种，在本申请实施例中，可以采用根据幅值和相角同时对开关函数进行修正。
[0055] 在本申请的可选实施例中，通过幅值和相角对开关函数进行修正的方法可以为，首先根据在上述步骤S102中迭代计算出满足条件的桥臂输出电压的基波分量Uout，提取出桥臂输出电压的基波分量Uout的幅值U2与相角D2，其中，桥臂输出电压的基波分量Uout可以为：
[0056] Uout＝U2sin(ωt+D2)
[0057] 进一步根据在上述步骤S101中计算得出换流器基波调制电压U，得到换流器基波调制电压U的幅值U1与相角D1，其中，换流器基波调制电压U可以为：
[0058] U＝U1sin(ωt+D1)
[0059] 在得到桥臂输出电压的基波分量Uout的幅值U2与相角D2以及换流器基波调制电压U的幅值U1与相角D1之后，根据U1、D1、U2、D2计算出修正后的换流器调制电压的幅值U0与相角D0，具体的计算公式可以为：
[0060]
[0061] 在计算得出修正后的换流器调制电压的幅值U0与相角D0之后，根据修正后的幅值U0与相角D0对开关函数进行修正，得出修正后的开关函数Uxz，修正后的开关函数Uxz的公式可以为：
[0062] Uxz＝U0sin(ωt+D0)
[0063] 步骤S202，根据每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压计算出所述桥臂电流。在本步骤中，可以根据桥臂输出电压以及现有的模块化多电平换流器的公式计算出修正后的桥臂电流，在本申请的实施例中，本步骤主要对桥臂2倍频的环流进行校正，桥臂的基波电流及直流电流仍采用步骤S101的计算量，具体的计算公式可以为：
[0064] Uqb_up＝A1 sin(ωt+θ1)+A2 sin(2ωt+θ2)+…
[0065] Uqb_down＝B1 sin(ωt+δ1)+B2 sin(2ωt+δ2)+…
[0066] 其中，Uqb_up为上桥臂输出电压，Uqb_down为下桥臂输出电压。
[0067] 进一步提取输出电压中的2倍频分量，因上下桥臂的对称关系，求得上下桥臂输出的2倍频电压之和为：
[0068] U2f＝A2 sin(2ωt+θ2)+B2 sin(2ωt+δ2)
[0069] 根据换流器的基本原理可以推导出上述公式中：
[0070] A1＝A2，θ1＝θ2，B1＝B2，δ1＝δ2
[0071] 结合上述公式，上下桥臂输出的2倍频电压之和可以为：
[0072] U2f＝2·A2sin(2ωt+θ2)
[0073] 进而通过桥臂输出的2倍频电压之和U2f可以计算出两个桥臂电抗器上的2倍频电压之和U2L，具体公式可以为：
[0074] U2L＝-U2f＝-2·A2sin(2ωt+θ2)
[0075] 由桥臂电抗器上的2倍频电压之和U2L以及桥臂电抗器Lqb的值，可推导出2倍频环流I2f的值为：
[0076]
[0077] 最后，根据上述计算出的2倍频环流I2f，以及在步骤S101中得出的直流电流Idc及交流电流Iac，可以计算出修正后的桥臂电流Iqb_xz，具体公式为：
[0078]
[0079] 图3是本申请实施例计算桥臂输出电压的流程图，如图3所示，在本申请实施例中计算桥臂输出电压的方法包括步骤S301和步骤S302。
[0080] 步骤S301，根据所述桥臂电流计算出换流器桥臂中的功率模块的电容电压波动。在本申请中，当桥臂电流流过功率模块的电容时，电容的电压会发生变化，当流经电容的桥臂电流为交变电流时将在功率模块的电容上产生电容电压的波动。在本申请实施例中，功率模块的电容电压波动具体的计算方法为，根据如下公式计算出功率模块的电容电压的变化率,
[0081]
[0082] 其中，Skg为功率模块的开关函数，Iqb为换流器的桥臂电流，C为功率模块电容的容量，du/dt为功率模块的电容电压的变化率。在计算得出功率模块的电容电压的变化率后，可由根据电容电压的变化率得出出功率模块的电容电压波动Ubd。
[0083] 步骤S302，根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。现有的根据电压源换流器的基本原理求取换流器的输出电压，进而求取换流器的调制度的方法，没有考虑到功率模块的电容电压的影响，因此计算得出的调制度与实际值有较大误差，在本申请中，通过在计算桥臂输出电压时考虑到功率模块的电容电压的影响，并且在每次迭代计算桥臂输出电压时对功率模块的电容电压进行更新，使根据本方法计算出的换流器调制度与实际值的误差较小。
[0084] 如图4所示，上述步骤S302，根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压，具体还包括步骤S401至步骤S403。
[0085] 步骤S401，获取所述功率模块的额定直流电压。在本申请实施例中，换流器的桥臂是由若干功率模块串联而成，而所有的功率模块的状态考虑为一致，因此换流器的桥臂输出电压可以等效为桥臂上每个功率模块的输出电压的总和。在本申请实施例中，在计算换流器的桥臂输出电压时，需先获取功率模块的额定直流电压U，由于桥臂上所有的功率模块的状态考虑为一致，因此桥臂上所有的功率模块的额定直流电压U相同。
[0086] 步骤S402，根据所述电容电压波动以及所述额定直流电压计算出所述功率模块的电容电压。在本申请实施例中，功率模块的电容电压可以由如下公式计算得出：
[0087] Usm＝U+Ubd
[0088] 其中，Usm为功率模块的电容电压，U为功率模块的额定直流电压，Ubd为功率模块的电容电压波动。由于换流器桥臂上所有的功率模块的状态考虑为一致，因此桥臂上所有的功率模块的电容电压Usm相同。
[0089] 步骤S403，根据所述电容电压以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。在本申请的实施例中，根据电容电压以及开关函数计算出桥臂输出电压的公式为：
[0090] Uqb＝N·Usm·Skg
[0091] 其中，Uqb为桥臂输出电压，N为一个桥臂中功率模块串联数，Usm为功率模块的电容电压，Skg为功率模块的开关函数。
[0092] 图6是本申请实施例计算开关函数的方法流程图，如图6所示，计算开关函数的方法包括步骤S501和步骤S502。
[0093] 步骤S501，根据换流器的运行参数计算出所述换流器的基波调制电压的幅值和相角。在本申请的实施例中，换流器的基波调制电压的幅值和相角可以由如下公式计算得出：
[0094]
[0095]
[0096] 在上述公式中，P为换流器有功功率，Q为换流器无功功率，Us为交流系统电压，Xc为换流阻抗，Uc为基波调制电压的幅值，δ为其中基波调制电压的相角，其中P、Q、Us、Xc均为已知量，根据上述公式即可求出换流器的基波调制电压的幅值Uc和相角δ。
[0097] 步骤S502，根据所述换流器的基波调制电压的幅值和相角计算出所述换流器的开关函数。在本申请的实施例中，根据上述步骤S501中计算出的换流器基波调制电压的幅值和相角以及换流器主回路的参数，根据现有的开关函数的计算公式即可求得换流器桥臂输出电压的输出开关函数，并可以进一步等效为功率模块的开关函数。
[0098] 图5是本申请第二实施例模块化多电平换流器的调制度修正方法的流程图，如图5所示，本实施例的调制度修正方法包括步骤S1至步骤S8。
[0099] 步骤S1根据系统主回路参数及功率求出换流器桥臂电流、基波调制度的幅值与相角，在本步骤中桥臂电流可以通过上述步骤S101中的公式计算得出，基波调制度的幅值与相角可以通过上述步骤S501中的公式计算得出。进而在步骤S2中根据基波调制度的幅值与相角求取换流器的开关函数，并等效为功率模块的开关函数。在计算得出换流器的开关函数以及桥臂电流之后，进而在步骤S3中根据开关函数及桥臂电流求取功率模块的电容电流、电容电压波动，并更新功率模块的电容电压，具体的功率模块的电容电压波动以及电容电压可以通过上述步骤S301以及步骤S402中的公式计算得出。
[0100] 在通过步骤S3计算出功率模块的电容电压之后，在步骤S4中根据电容电压求取换流器的桥臂输出电压，并得到桥臂输出电压基波分量的幅值和相角，具体的桥臂输出电压可以通过上述步骤S403中的公式计算得出。
[0101] 在通过步骤S4计算出换流器的桥臂输出电压之后，进而进入步骤S5和步骤S6，通过桥臂输出电压以及现有的计算公式重新计算出桥臂电流，以及根据桥臂输出电压基波分量的幅值和相角对开关函数进行修正，得到修正后的开关函数。
[0102] 进而在步骤S7中判断计算出桥臂输出电压基波分量的幅值和相角是否与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内，即判断计算出的桥臂输出电压是否满足要求，若是，则进入最后步骤S8，根据桥臂输出电压基波分量的幅值计算得出换流器的调制度，若否，则返回步骤S3，根据在上述步骤S5和S6计算得到的新的桥臂电流以及修正后的开关函数开始下一次迭代计算出新的桥臂输出电压。进而通过不断的重复S3至S7的迭代计算步骤，直至计算出的桥臂输出电压基波分量的幅值和相角是否与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内，最终根据最后一个迭代计算的桥臂输出电压计算出换流器的调制度。
[0103] 需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0104] 基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种模块化多电平换流器的调制度修正装置，可以用于实现上述模块化多电平换流器的调制度修正方法，如下面的实施例所述。由于模块化多电平换流器的调制度修正装置解决问题的原理与模块化多电平换流器的调制度修正方法相似，因此模块化多电平换流器的调制度修正装置的实施例可以参见模块化多电平换流器的调制度修正方法的实施例，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0105] 如图7所示，本申请实施例的模块化多电平换流器的调制度修正装置包括：数据获取单元1、迭代计算单元2以及调制度计算单元3。
[0106] 数据获取单元1，用于获取换流器的开关函数和桥臂电流。在本申请的实施例中，本步骤可以先根据换流器系统的主回路参数以及系统的运行功率点计算得出理论情况下的换流器的桥臂电流以及基波调制电压。进而根据计算得出的换流器的基波调制电压计算出换流器的桥臂输出电压的开关函数。
[0107] 迭代计算单元2，用于根据所述开关函数和所述桥臂电流迭代计算所述换流器的桥臂输出电压，在迭代计算过程中，基于每次迭代计算得到的所述桥臂输出电压对所述桥臂电流以及所述开关函数进行修正，使所述桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与对应的所述换流器的基波调制电压的幅值和相角之间的偏差均在对应的预设范围内。
[0108] 在本申请实施例中，在迭代计算过程中每次计算出桥臂输出电压之后，还会判断桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角与换流器基波调制电压的幅值和相角的偏差是否均在对应的预设范围之内，若否则继续迭代，若是则迭代停止。在本申请实施例中，当判断通过迭代计算出的换流器的桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角的偏差过大时，则根据该桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角对开关函数进行修正，得到修正后的开关函数，此外还会根据该桥臂输出电压对桥臂电流进行修正，在本申请的实施例中，根据桥臂输出电压对桥臂电流进行修正可以为，根据桥臂输出电压以及现有的模块化多电平换流器的微分方法计算出新的桥臂电流。进而根据修正后的开关函数以及根据桥臂输出电压计算出的新的桥臂电流进行下一次迭代计算，直至计算出的桥臂输出电压的基波分量的幅值和相角满足条件。
[0109] 调制度计算单元3，用于根据迭代计算得到的所述桥臂输出电压的基波分量的幅值计算所述换流器的调制度。
[0110] 如图8所示，上述迭代计算单元2包括：电容电压波动计算模块201以及桥臂输出电压计算模块202。
[0111] 电容电压波动计算模块201，用于在每次迭代计算时根据所述开关函数以及所述桥臂电流计算出换流器桥臂中功率模块的电容电压波动。在本申请中，当桥臂电流流过功率模块的电容时，电容的电压会发生变化，当流经电容的桥臂电流为交变电流时将在功率模块的电容上产生电容电压的波动。在本申请实施例中，功率模块的电容电压波动具体的计算方法可以通过上述步骤S301中的公式来计算得出。
[0112] 桥臂输出电压计算模块202，用于在每次迭代计算时根据所述电容电压波动以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。现有的根据电压源换流器的基本原理求取换流器的输出电压，进而求取换流器的调制度的方法，没有考虑到功率模块的电容电压的影响，因此计算得出的调制度与实际值有较大误差，在本申请中，通过在计算桥臂输出电压时考虑到功率模块的电容电压的影响，并且在每次迭代计算桥臂输出电压时对功率模块的电容电压进行更新，使根据本方法计算出的换流器调制度与实际值的误差较小。
[0113] 如图9所示，上述桥臂输出电压计算模块202包括：额定直流电压获取子模块2021、电容电压计算子模块2022以及桥臂电压计算子模块2023。
[0114] 额定直流电压获取子模块2021，用于获取所述功率模块的额定直流电压。在本申请实施例中，换流器的桥臂是由若干功率模块串联而成，而所有的功率模块的状态考虑为一致，因此换流器的桥臂输出电压可以等效为桥臂上每个功率模块的输出电压的总和。在本申请实施例中，在计算换流器的桥臂输出电压时，需先获取功率模块的额定直流电压U，由于桥臂上所有的功率模块的状态考虑为一致，因此桥臂上所有的功率模块的额定直流电压U相同。
[0115] 电容电压计算子模块2022，用于根据所述电容电压波动以及所述额定直流电压计算出所述功率模块的电容电压。在本申请实施例中，电容电压计算子模块2022可以根据上述步骤S402中的公式计算得出功率模块的电容电压。
[0116] 桥臂电压计算子模块2023，用于根据所述电容电压以及所述开关函数计算出换流器的桥臂输出电压。在本申请实施例中，桥臂电压计算子模块2023可以根据上述步骤S403中的公式计算得出换流器的桥臂输出电压。
[0117] 如图10所示，上述数据获取单元1包括：基波调制电压计算模块101和开关函数计算模块102。
[0118] 基波调制电压计算模块101，用于根据换流器的运行参数计算出所述换流器的基波调制电压的幅值和相角。在本申请的实施例中，基波调制电压计算模块101可以通过上述步骤S501中的公式计算得出换流器的基波调制电压的幅值和相角。
[0119] 开关函数计算模块102，用于根据所述换流器的基波调制电压的幅值和相角计算出所述换流器的开关函数。在本申请的实施例中，根据基波调制电压计算模块101计算出的换流器基波调制电压的幅值和相角以及换流器主回路的参数，根据现有的开关函数的计算公式即可求得换流器桥臂输出电压的输出开关函数，并可以进一步等效为功率模块的开关函数。
[0120] 本申请的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述模块化多电平换流器的调制度修正方法中的步骤。
[0121] 本申请的另一方面，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存储有计算机程序，所述计算机程序在计算机处理器中执行时实现上述模块化多电平换流器的调制度修正方法中的步骤。
[0122] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0123] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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