[發明專利]非排序的查找方法和基于該方法的MMC均壓方法

有效

• 申請號: 201410667334.4
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104505819A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 胡四全;俎立峰;董朝陽;吉攀攀;李坤;滕林陽;馬俊杰;馮敏
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明屬于電力系統的柔性直流輸電技術領域，具體涉及一種模塊化多電平柔性直流輸電閥控系統子模塊電容電壓的均壓算法。

背景技術

模塊化多電平柔性直流輸電(MMC-HVDC)是一種基于電壓源型換流(Voltage?Sourced?Converters—VSC)技術的新型高壓直流輸電技術。除了具有傳統高壓直流輸電優點外，柔性直流輸電系統還可直接向遠距離的小型孤立負荷供電，連接分散電源，運行控制方式靈活多變，可減少輸電線路電壓降落及閃變，提高電能質量。因此，柔性直流輸電技術在孤島供電、城市電網供電、分布式能源并網等方面具有很高的應用價值。

柔性直流輸電換流閥控制系統是整個控制系統的中間環節，在功能上是聯系極控與換流閥(子模塊)的樞紐。閥控系統運行狀態決定了整個柔性直流輸電系統的動穩態控制性能和故障穿越特性子模塊電容電壓均衡在合理工作范圍是模塊化多電平VSC穩定運行的前提條件。也是柔性直流輸電換流閥控制系統設計的難點。

隨著柔性直流輸電系統容量的增加，每個橋臂上串聯的IGBT(子模塊)的數量也會迅速增加，需要在閥控系統和子模塊以及極控之間傳送的信息量也大大增加，如何設計一種合理、可靠的子模塊均壓算法，成為該領域的一個重要課題。

由于MMC子模塊數量相當多，對控制系統的控制周期要求也很高。通常為幾十個微秒以內。在如此短的時間內要完成整個橋臂所有子模塊電容電壓排序并產生每個子模塊的驅動指令，普通處理器無法完成，因此都是采用FPGA來實現排序均壓算法。然而由于FPGA資源有限，當橋臂子模塊數據較小時，FPGA實現排序均壓也較為輕松。當橋臂子模塊上升到幾百個甚至上千個的時候，如果還采用排序均壓算法，目前市面上的FPGA在資源和算法時間上就捉襟見肘了。因此急需尋找一種能適應大規模子模塊數量的均壓算法。

發明內容

本發明的目的是提供一種非排序的查找方法和基于該方法的MMC均壓方法，解決現有方法需要排序的問題。

本發明的方案如下：

一種非排序的查找方法，用于在N個不相同的數據中查找第K個數據D；K為該N個數據中按照從低到高排序的序號，其特征在于，步驟如下：

1)將該N個數據分別記為N個M位寬的二進制數；則待確定的數據D從高位到低位依次為D_M、D_M-1、…D_i…D₁，i＝1、2、…M；

2)從N個數據的最高位到N個數據的最低位，依次檢測N_i個數據中對應位為0的個數SUM0_i；

3)依次確定D_i；若SUM0_i<K_i，則確定待查找數據D_i＝1；若SUM0_i不小于K_i，則D_i＝0；

K_i為確定上一位數據后更新的值，若確定D_i+1＝0，則K_i＝K_i+1；若確定D_i+1＝1，則Ki＝K_i+1-SUM0_i+1；其中K_M＝K；

N_i為確定上一位數據后更新的數據集合，若確定D_i+1＝0，N_i為從N_i+1中剔除第i+1位為1的數據，若確定D_i+1＝1，N_i為從N_i+1中剔除第i+1位為0的數據；N_M為所有N個數據。

為了在N個子模塊中確定需要投入或者切除的K個子模塊，對N個子模塊的電容電壓值，記為N個M位寬的二進制數，應用所述查找方法，查找出第K個數據D；遍歷N個數據，與D比較大小，以確定應當投入或者切除的子模塊。

遍歷一遍N個數據；若電流方向為充電，若子模塊電容電壓小于等于D，則該位置子模塊驅動指令為投入；大于數據D的子模塊驅動指令為切除；若電流方向為放電，小于數據D的子模塊驅動指令為切除，大于等于數據D的子模塊驅動指令為投入。