一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置

1.一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：将换流阀每个桥臂的不同类型的子模块分为M组，M为自然数，M≥1，每组所分子模块个数为 为自然数， i为分组序号且1≤i≤M，每组对应一台阀控装置，各台阀控装置独立运行，由上层控制器向阀控装置下发子模块投入的数目，子模块投入的数目计算步骤如下：(1)上层控制器计算出所对应桥臂应投入的总的子模块个数 其中v ref 为实时的参考波，U CN 为单个子模块电压额定值；(2)上层控制器根据步骤(1)所计算的桥臂应投入的总的子模块个数 及所辖阀控装置的权重B i ，计算各阀控装置投入的子模块数目 其中round为四舍五入取整函数；(3)上层控制器计算所辖阀控装置的子模块平均电压 相对于U CN 的偏离度k i ， (4)判断上层控制器计算最大偏离度k max 和最小偏离度k min 的差是否大于阀控装置所设置的子模块平均电压偏离度的设定值k N ，根据阀控装置的子模块平均电压相对于单个子模块电压额定值的偏离度、阀控装置的权重B i 以及桥臂电流方向对每个阀控装置需投入的子模块数目进行动态的调整，并结合相应桥臂可投入运行的最大正常子模块数目计算出最终各组投入运行的子模块数目，下发给每个阀控装置。 2.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述步骤(4)对子模块数目调整的具体方法为：(41)若k max -k min <k N ，则保持所述步骤(2)计算的各阀控装置投入的子模块数目不变；若k max -k min ≥k N ，则最大偏离度k max 和最小偏离度k min 所对应的阀控装置投入的子模块数目需要按步骤(42)进行调整；(42)上层控制器采集桥臂电流I arm 并判断方向,当k max -k min ≥k N 时，若桥臂电流I arm 方向为充电方向，则最大偏离度所对应的阀控装置投入的子模块数目降为0，其减少投入的子模块个数增加到最小偏离度所对应的阀控装置的投入的子模块个数中；若桥臂电流I arm 方向为放电方向，则最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块数目降为0，其减少投入的子模块个数增加到最大偏离度所对应的阀控装置的投入的子模块个数中；(43)若根据步骤(42)计算得出的最大偏离度或者最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块个数超过其能投入的最大的正常子模块个数，则最大偏离度或者最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块个数为其所能投入的最大的正常子模块个数，剩余的所需投入的子模块个数按除本阀控装置外其他阀控装置的权重分配到其他阀控装置；(44)最后上层控制器计算出的每个阀控装置所投入的子模块个数中，仅能产生正电压的分组，上层控制器计算出的子模块个数应满足关系式： 既能产生正压也能产生负压的分组，上层控制器计算出的子模块个数满足关系式 当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生正的电压，当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生零电压，当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生负的电压，所有分组投入的子模块个数应满足关系式 3.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述分组的原则是一种类型的子模块单独分为一组或者分为多组，但每组子模块只允许存在单一类型的子模块。 4.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述分组的原则为：每组对应的正常子模块数目相等或者不等，允许每组正常子模块数目动态变化。 5.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：不同类型的子模块投入运行时能够产生正负不同的电压，对于能够产生负压的子模块分组，允许上层控制器最终计算出的该分组的子模块投入个数为负，对于不能产生负压的子模块分组，若上层控制器计算其投入的子模块个数为负，则需要对其投入的个数进行调整，投入的负的子模块个数变为0，负的个数由能够产生负压的阀控装置按权重进行分配。 6.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述正常子模块为能够参与正常投切的子模块，不包括旁路或闭锁状态的子模块。 7.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述上层控制器控制1个或者多个桥臂。 8.如权利要求2所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述步骤(42)中所述充电方向是指子模块电压上升时的桥臂电流方向，所述放电方向是指子模块电压下降时的桥臂电流方向。 9.如权利要求1所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法，其特征在于：所述的子模块平均电压偏离度的设定值k N ≤40％。 10.一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：包括子模块分组单元、子模块个数投入计算单元、权重计算单元、偏离度计算单元、子模块个数投入调整单元、桥臂电流方向判断单元、子模块投入个数下发单元，其中，所述子模块分组单元，将换流阀每个桥臂的不同类型的子模块分为M组，M为自然数，M≥1，每组所分子模块个数为 为自然数， i为分组序号且1≤i≤M，每组对应一台阀控装置，各台阀控装置独立运行，由上层控制器向阀控装置下发子模块投入的数目；所述的子模块个数投入计算单元，用于计算出所对应桥臂应投入的总的子模块个数 其中v ref 为实时的参考波，U CN 为单个子模块电压额定值；所述的权重计算单元，根据现有的权重计算方法计算所辖阀控装置的权重B i ，并根据子模块个数投入计算单元所计算的桥臂应投入的总的子模块个数 计算各阀控装置投入的子模块数目 其中round为四舍五入取整函数；所述的偏离度计算单元，计算所辖阀控装置的子模块平均电压 相对于U CN 的偏离度k i ， 并计算最大偏离度k max 和最小偏离度k min 的差是否大于阀控装置所设置的子模块平均电压偏离度的设定值k N ；所述的桥臂电流方向判断单元用于判断所采集的桥臂电流的方向；所述的子模块个数投入调整单元，根据子模块个数投入计算单元计算出的总的子模块投入个数，权重计算单元计算出的每个阀控装置的权重，以及偏离度计算单元计算出的偏离度，结合桥臂电流方向判断单元计算出的桥臂电流方向，对权重计算单元计算的每个阀控装置需投入的子模块个数进行调整，并结合相应桥臂可投入运行的最大正常子模块数目产生最终的子模块投入个数，由子模块投入个数下发单元下发给每个阀控装置；所述子模块投入个数下发单元，接收子模块个数投入调整单元产生的最终的子模块投入个数下发给每个阀控装置。 11.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述子模块个数投入调整单元对子模块数目调整的具体方法为：(41)若k max -k min <k N ，则保持所述子模块个数投入计算单元计算的各阀控装置投入的子模块数目不变；若k max -k min ≥k N ，则最大偏离度k max 和最小偏离度k min 所对应的阀控装置投入的子模块数目需要按步骤(42)进行调整；(42)上层控制器采集桥臂电流I arm 并判断方向,当k max -k min ≥k N 时，若桥臂电流I arm 方向为充电方向，则最大偏离度所对应的阀控装置投入的子模块数目降为0，其减少投入的子模块个数增加到最小偏离度所对应的阀控装置的投入的子模块个数中；若桥臂电流I arm 方向为放电方向，则最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块数目降为0，其减少投入的子模块个数增加到最大偏离度所对应的阀控装置的投入的子模块个数中；(43)若根据步骤(42)计算得出的最大偏离度或者最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块个数超过其能投入的最大的正常子模块个数，则最大偏离度或者最小偏离度所对应的阀控装置投入的子模块个数为其所能投入的最大的正常子模块个数，剩余的所需投入的子模块个数按除本阀控装置外其他阀控装置的权重分配到其他阀控装置；(44)最后上层控制器计算出的每个阀控装置所投入的子模块个数中，仅能产生正电压的分组，上层控制器计算出的子模块个数应满足关系式： 既能产生正压也能产生负压的分组，上层控制器计算出的子模块个数满足关系式 当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生正的电压，当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生零电压，当 时，表明该分组阀控装置需要投入的子模块产生负的电压，所有分组投入的子模块个数应满足关系式 12.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述分组的原则是一种类型的子模块单独分为一组或者分为多组，但每组子模块只允许存在单一类型的子模块。 13.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述分组的原则为：每组对应的正常子模块数目相等或者不等，允许每组正常子模块数目动态变化。 14.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：不同类型的子模块投入运行时能够产生正负不同的电压，对于能够产生负压的子模块分组，允许上层控制器最终计算出的该分组的子模块投入个数为负，对于不能产生负压的子模块分组，若上层控制器计算其投入的子模块个数为负，则需要对其投入的个数进行调整，投入的负的子模块个数变为0，负的个数由能够产生负压的阀控装置按权重进行分配。 15.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述正常子模块为能够参与正常投切的子模块，不包括旁路或闭锁状态的子模块。 16.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述上层控制器控制1个或者多个桥臂。 17.如权利要求11所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述步骤(42)中所述充电方向是指子模块电压上升时的桥臂电流方向，所述放电方向是指子模块电压下降时的桥臂电流方向。 18.如权利要求10所述的一种柔性直流换流阀子模块电压控制装置，其特征在于：所述的子模块平均电压偏离度的设定值k N ≤40％。