本發(fā)明涉及柔性直流輸電模領域，特別是涉及模塊化模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取方法及系統(tǒng)。

背景技術：

基于模塊化模塊化多電平換流器(modularmulti-levelconverter,mmc)的電壓源型換流器高壓直流輸電技術，克服了傳統(tǒng)兩電平、三電平技術面臨的開關損耗高、諧波含量大及不適合應用于高壓大容量場合的難題，具有模塊化程度高易擴容、有功無功功率獨立控制、可無源供電等獨特優(yōu)勢，成為未來智能電網(wǎng)構建和改革的重要解決方案。這樣，對模塊化模塊化多電平換流器的特性測試就尤為重要了。

常規(guī)動態(tài)特性測試只通過測量整個回路的上電壓過沖獲得回路總體雜散電感，回路各部分雜散電感通常采用阻抗分析儀或者有限元計算獲得。而阻抗分析儀等測量設備則會有明顯的誤差；而且通過有限元計算回路各部分的雜散電感只能計算出雜散電感的大致數(shù)量級，存在較大偏差；還可以對子模塊進行拆解以此測量回路各部分雜散電感，眾所周知對子模塊進行拆解不但步驟繁瑣而且還有可能出現(xiàn)其他不必要的問題，因此，現(xiàn)有技術存在誤差大，操作繁瑣的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取方法及系統(tǒng)，具有操作方便、簡單，測量精度高的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取方法，所述方法應用于所述模塊化多電平換流器子模塊，所述模塊化多電平換流器子模塊包括直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)，所述方法包括：

測量待測電路為導通時，各待測模塊的電壓；所述待測電路為所述直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)依次串聯(lián)構成的回路；所述待測模塊包括：所述第一高壓igbt模塊構成的第一模塊，所述第二低感母排、所述第一模塊所構成的第二模塊，所述第一低感母排、所述第一模塊所構成的第三模塊；

根據(jù)所述電壓確定各所述待測模塊的下電壓過沖；

測量所述待測電路導通時，各所述待測模塊的電流變化率；

根據(jù)所述下電壓過沖和所述電流變化率計算所述模塊化多電平換流器子模塊的所述第一低感母排、所述第一高壓igbt模塊、所述第二低感母排的雜散電感。

可選的，所述測量待測電路為導通時，各待測模塊的電壓之前，還包括：

將電壓探頭連接于各所述待測模塊的兩端；

將電流探頭連接于包含各所述待測模塊的電流回路上。

可選的，所述將電流探頭連接于包含各所述待測模塊的電流回路上之后，還包括：

將負載電容充電至額定電壓值的50％，停止充電，所述負載電容進入放電狀態(tài)。

可選的，所述根據(jù)所述下電壓過沖和所述電流變化率計算所述模塊化多電平換流器子模塊的所述第一低感母排、所述第一高壓igbt模塊與所述第二低感母排的雜散電感，具體包括：

根據(jù)公式l1＝δv1/di1計算所述第一高壓igbt模塊的電感，其中，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感，δv1是所述第一高壓igbt模塊的下電壓過沖，di1是所述第一高壓igbt模塊的電流變化率；

根據(jù)公式l2＝δv2/di2計算所述第二模塊的電感，其中，l2為所述第二模塊的電感，δv2是所述第二模塊的下電壓過沖，di2是所述第二模塊的電流變化率；

根據(jù)公式l3＝δv3/di3計算所述第三模塊的電感，其中，l3為所述第三模塊的電感，δv3是所述第三模塊的下電壓過沖，di3是所述第三模塊的電流變化率；

根據(jù)l4＝l2-l1計算所述第一低感母排的電感，其中，l4為所述第一低感母排的電感，l2為所述第二模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感；

通過l5＝l3-l1計算所述第二低感母排的電感，其中，l5為所述第二低感母排的電感，l3為所述第三模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感。

模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

電壓測量模塊，用于測量待測電路為導通時，各待測模塊的電壓；所述待測電路為所述直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)依次串聯(lián)構成的回路；所述待測模塊包括：所述第一高壓igbt模塊構成的第一模塊，所述第二低感母排、所述第一模塊所構成的第二模塊，所述第一低感母排、所述第一模塊所構成的第三模塊；

下電壓過沖計算模塊，用于根據(jù)所述電壓確定各所述待測模塊的下電壓過沖；

電流變化率測量模塊，用于測量所述待測電路導通時，各所述待測模塊的電流變化率；

電感計算模塊，用于根據(jù)所述下電壓過沖和所述電流變化率計算所述模塊化多電平換流器子模塊的所述第一低感母排、所述第一高壓igbt模塊、所述第二低感母排的雜散電感。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：

電壓探頭調節(jié)模塊，用于將電壓探頭連接于各所述待測模塊的兩端；

電流探頭調節(jié)模塊，用于將電流探頭連接于包含各所述待測模塊的電流回路上。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：

電容控制模塊，用于將負載電容充電至額定電壓值的50％，停止充電，所述負載電容進入放電狀態(tài)。

可選的，所述電感計算模塊，具體包括：

第一高壓igbt模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l1＝δv1/di1計算所述第一高壓igbt模塊的電感，其中，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感，δv1是所述第一高壓igbt模塊的下電壓過沖，di1是所述第一高壓igbt模塊的電流變化率；

第二模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l2＝δv2/di2計算所述第二模塊的電感，其中，l2為所述第二模塊的電感，δv2是所述第二模塊的下電壓過沖，di2是所述第二模塊的電流變化率；

第三模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l3＝δv3/di3計算所述第三模塊的電感，其中，l3為所述第三模塊的電感，δv3是所述第三模塊的下電壓過沖，di3是所述第三模塊的電流變化率；

第一低感母排電感計算模塊，用于根據(jù)l4＝l2-l1計算所述第一低感母排的電感，其中，l4為所述第一低感母排的電感，l2為所述第二模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感；

第二低感母排電感計算模塊，用于通過l5＝l3-l1計算所述第二低感母排的電感，其中，l5為所述第二低感母排的電感，l3為所述第三模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：

本發(fā)明通過測量各待測位置的下電壓過沖和其對應的電流變化率，計算得到子模塊的局部雜散電感，實現(xiàn)了直接對子模塊中各部分進行電壓、電流的測量，進行回路各部分雜散電感的提取，無需將子模塊進行拆解測量，也無需使用有限元計算。能夠更好的設計低損耗的開關，以提高模塊化多電平換流器的性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明局部雜散電感的提取方法流程圖；

圖2為本發(fā)明局部雜散電感的提取系統(tǒng)結構圖；

圖3為本發(fā)明局部雜散電感的測試裝置設置；

圖4為本發(fā)明局部雜散電感的下電壓過沖示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取方法及系統(tǒng)，能夠在無需進行有限元計算或對裝置無需進行拆解的情況下通過測得各待測位置的下電壓過沖和其對應的電流變化率，計算得到子模塊的局部雜散電感。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

基于模塊化模塊化多電平換流器(modularmulti-levelconverter，mmc)子模塊瞬態(tài)特性試驗平臺主要由以下各部分構成，首先是直流連接電容器的充電回路，由三相交流電源，三相有載調壓器和三相整流橋構成，用于給直流連接電容器充電，直流連接電容器兩端的電壓就是高壓igbt模塊(igbt)模塊雙脈沖測試過程中的母線電壓。其次，直流連接電容器兩端還并有放電回路，當開關閉合，直流連接電容器可以通過放電電阻進行放電。

試驗平臺的主體部分是兩個高壓igbt模塊和續(xù)流電抗器。針對測試需要的不同，我們可以選擇第一高壓igbt模塊/第二高壓igbt模塊作為被測對象，剩余高壓igbt模塊閉鎖，其二極管充當續(xù)流作用。本發(fā)明是將第一高壓igbt模塊作為被測對象，閉鎖第二高壓igbt模塊，針對第二高壓igbt模塊兩側的雜散電感，只需變換閉鎖高壓igbt模塊和待測高壓igbt模塊，采取相同的測試和提取方法即可。本發(fā)明所采用的是經典設置，第二高壓igbt模塊并聯(lián)負載電感并且閉鎖，第一高壓igbt模塊給予雙脈沖信號，測量第一高壓igbt模塊的電壓波形uce和電流波形ic。測試完成后，閉合放電回路隔離開關，直流連接電容器存儲的能量可以通過泄放電阻進行放電。同時需將續(xù)流電抗器接地保證電抗器內部殘余能量釋放。

圖1為本發(fā)明局部雜散電感的提取方法示意圖，參見圖1模塊化多電平換流器子模塊局部雜散電感提取方法，所述方法應用于所述模塊化多電平換流器子模塊，所述模塊化多電平換流器子模塊包括直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)，所述方法包括：

步驟101：測量待測模塊的電壓，測量待測電路為導通時，各待測模塊的電壓；所述待測電路為所述直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)依次串聯(lián)構成的回路；所述待測模塊包括：所述第一高壓igbt模塊構成的第一模塊，所述第二低感母排、所述第一模塊所構成的第二模塊，所述第一低感母排、所述第一模塊所構成的第三模塊；

步驟102：確定待測模塊的下電壓過沖，根據(jù)所述電壓確定各所述待測模塊的下電壓過沖；

步驟103：測量所述待測電路導通時，各所述待測模塊的電流變化率；

步驟104：計算局部電感，根據(jù)所述下電壓過沖和所述電流變化率計算所述模塊化多電平換流器子模塊的所述第一低感母排、所述第一高壓igbt模塊、所述第二低感母排的雜散電感。

本發(fā)明提供的局部雜散電感的提取方法通過測量各待測位置的下電壓過沖和其對應的電流變化率，計算得到子模塊的局部雜散電感，實現(xiàn)了直接對子模塊中各部分進行電壓、電流的測量，進行回路各部分雜散電感的提取，無需將子模塊進行拆解測量，也無需使用有限元計算。能夠更好的設計低損耗的開關，以提高模塊化多電平換流器的性能。

圖2為本發(fā)明局部雜散電感的提取系統(tǒng)示意圖，參見圖2，系統(tǒng)包括：

電壓測量模塊201，用于測量待測電路為導通時，各待測模塊的電壓；所述待測電路為所述直流連接電容器、第一低感母排、第一高壓igbt模塊、第二低感母排、第二高壓igbt模塊、第三低感母排、高速旁路開關、驅動控制系統(tǒng)及取能系統(tǒng)依次串聯(lián)構成的回路；所述待測模塊包括：所述第一高壓igbt模塊構成的第一模塊，所述第二低感母排、所述第一模塊所構成的第二模塊，所述第一低感母排、所述第一模塊所構成的第三模塊；

下電壓過沖計算模塊202，用于根據(jù)所述電壓確定各所述待測模塊的下電壓過沖；

電流變化率測量模塊203，用于測量所述待測電路導通時，各所述待測模塊的電流變化率；

電感計算模塊204，用于根據(jù)所述下電壓過沖和所述電流變化率計算所述第一低壓母排、所述第一高壓igbt模塊、所述第二低感母排的雜散電感。

所述電感計算模塊204，具體包括：

第一高壓igbt模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l1＝δv1/di1計算所述第一高壓igbt模塊的電感，其中，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感，δv1是所述第一高壓igbt模塊的下電壓過沖，di1是所述第一高壓igbt模塊的電流變化率；

第二模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l2＝δv2/di2計算所述第二模塊的電感，其中，l2為所述第二模塊的電感，δv2是所述第二模塊的下電壓過沖，di2是所述第二模塊的電流變化率；

第三模塊電感計算模塊，用于根據(jù)公式l3＝δv3/di3計算所述第三模塊的電感，其中，l3為所述第三模塊的電感，δv3是所述第三模塊的下電壓過沖，di3是所述第三模塊的電流變化率；

第一低感母排電感計算模塊，用于根據(jù)l4＝l2-l1計算所述第一低感母排的電感，其中，l4為所述第一低感母排的電感，l2為所述第二模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感；

第二低感母排電感計算模塊，用于通過l5＝l3-l1計算所述第二低感母排的電感，其中，l5為所述第二低感母排的電感，l3為所述第三模塊的電感，l1為所述第一高壓igbt模塊的電感。

圖3為本發(fā)明局部雜散電感的測試裝置設置，參見圖3，本發(fā)明中除了對子模塊中主要元器件進行建模，還需要對其內部的雜散電感進行提取。這里提出了基于上下電壓過沖的mmc子模塊整體與局部雜散電感的提取方法，并驗證了其正確性。共進行四組測量，如圖3所示，分別為第一模塊305，第二模塊306，第三模塊307，所述第一低壓母排309、所述第一高壓igbt模塊302與所述第二低感母排310所構成的第四模塊308。其中，所述待測電路為所述直流連接電容器301、第一低感母排309、第一高壓igbt模塊302、第二低感母排310、第二高壓igbt模塊303、第三低感母排311、電抗器304。其中，測試1、2、3為獨立組，測試4為驗證組，計算負電壓過沖得到回路各部分的雜散電感。

通過上述前三組測量，得到lm＝37nh，lconn＝163nh，ldcn＝160nh。與第四組測量進行驗證。前三組測量得到的lm+lconn+ldcn＝37+163+160＝360nh，第四組測量得到的數(shù)值為371nh，兩者的誤差在3％以內。可見各部分雜散電感提取的方法和結果能相互驗證。同時，提取出的回路各部分雜散電感值總和ldcp+ldcn+lm+lconn+lm約為560nh，可以反推出電容組內部引線雜散電感l(wèi)c約為90nh，該數(shù)值也同阻抗分析儀測量數(shù)值相近。

lconn為第二模塊雜散電感；

lm為第一模塊雜散電感；

ldcn為電容負極接線雜散電感，ldcp為電容正極接線雜散電感；

lc為電容組內部引線雜散電感。

圖4為本發(fā)明局部雜散電感的下電壓過沖示意圖，參見圖4所示，下電壓過沖401實際為下電壓峰值401和電壓穩(wěn)定值403的差值。電流變化率404為電流和時間的比值。

本發(fā)明提供的局部雜散電感的提取系統(tǒng)系統(tǒng)通過測量各待測位置的下電壓過沖和其對應的電流變化率，計算得到子模塊的局部雜散電感，實現(xiàn)了直接對子模塊中各部分進行電壓、電流的測量，進行回路各部分雜散電感的提取，無需將子模塊進行拆解測量，也無需使用有限元計算。能夠更好的設計低損耗的開關，以提高模塊化多電平換流器的性能。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。