[发明专利]非排序的查找方法和基于该方法的MMC均压方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的柔性直流输电技术领域，具体涉及一种模块化多电平柔性直流输电阀控系统子模块电容电压的均压算法。

背景技术

模块化多电平柔性直流输电(MMC-HVDC)是一种基于电压源型换流(Voltage Sourced Converters—VSC)技术的新型高压直流输电技术。除了具有传统高压直流输电优点外，柔性直流输电系统还可直接向远距离的小型孤立负荷供电，连接分散电源，运行控制方式灵活多变，可减少输电线路电压降落及闪变，提高电能质量。因此，柔性直流输电技术在孤岛供电、城市电网供电、分布式能源并网等方面具有很高的应用价值。

柔性直流输电换流阀控制系统是整个控制系统的中间环节，在功能上是联系极控与换流阀(子模块)的枢纽。阀控系统运行状态决定了整个柔性直流输电系统的动稳态控制性能和故障穿越特性子模块电容电压均衡在合理工作范围是模块化多电平VSC稳定运行的前提条件。也是柔性直流输电换流阀控制系统设计的难点。

随着柔性直流输电系统容量的增加，每个桥臂上串联的IGBT(子模块)的数量也会迅速增加，需要在阀控系统和子模块以及极控之间传送的信息量也大大增加，如何设计一种合理、可靠的子模块均压算法，成为该领域的一个重要课题。

由于MMC子模块数量相当多，对控制系统的控制周期要求也很高。通常为几十个微秒以内。在如此短的时间内要完成整个桥臂所有子模块电容电压排序并产生每个子模块的驱动指令，普通处理器无法完成，因此都是采用FPGA来实现排序均压算法。然而由于FPGA资源有限，当桥臂子模块数据较小时，FPGA实现排序均压也较为轻松。当桥臂子模块上升到几百个甚至上千个的时候，如果还采用排序均压算法，目前市面上的FPGA在资源和算法时间上就捉襟见肘了。因此急需寻找一种能适应大规模子模块数量的均压算法。

发明内容

本发明的目的是提供一种非排序的查找方法和基于该方法的MMC均压方法，解决现有方法需要排序的问题。

本发明的方案如下：

一种非排序的查找方法，用于在N个不相同的数据中查找第K个数据D；K为该N个数据中按照从低到高排序的序号，其特征在于，步骤如下：

1)将该N个数据分别记为N个M位宽的二进制数；则待确定的数据D从高位到低位依次为D_M、D_M-1、…D_i…D₁，i＝1、2、…M；

2)从N个数据的最高位到N个数据的最低位，依次检测N_i个数据中对应位为0的个数SUM0_i；

3)依次确定D_i；若SUM0_i<K_i，则确定待查找数据D_i＝1；若SUM0_i不小于K_i，则D_i＝0；

K_i为确定上一位数据后更新的值，若确定D_i+1＝0，则K_i＝K_i+1；若确定D_i+1＝1，则Ki＝K_i+1-SUM0_i+1；其中K_M＝K；

N_i为确定上一位数据后更新的数据集合，若确定D_i+1＝0，N_i为从N_i+1中剔除第i+1位为1的数据，若确定D_i+1＝1，N_i为从N_i+1中剔除第i+1位为0的数据；N_M为所有N个数据。

为了在N个子模块中确定需要投入或者切除的K个子模块，对N个子模块的电容电压值，记为N个M位宽的二进制数，应用所述查找方法，查找出第K个数据D；遍历N个数据，与D比较大小，以确定应当投入或者切除的子模块。

遍历一遍N个数据；若电流方向为充电，若子模块电容电压小于等于D，则该位置子模块驱动指令为投入；大于数据D的子模块驱动指令为切除；若电流方向为放电，小于数据D的子模块驱动指令为切除，大于等于数据D的子模块驱动指令为投入。