[发明专利]一种HVDC-MMC系统功率模块电容容值在线监测方法

说明书

本发明公开了一种HVDC‑MMC系统功率模块电容容值在线监测方法，所述容值在线检测方法包括以下步骤：首先在柔直换流阀运行时对功率模块的换流阀的特征参数桥臂电流I_arm、功率模块的电容电压U_ci和IGBT驱动脉冲信息T_i进行采样读取，然后根据读取的特征参数推算出被侧功率模块的电容容值C_i；最后对计算的电容容值C_i进行一阶低通滤波处理滤除计算结果中的噪声,得到最终的电容容值C_fin；本发明监测方法不用增加额外的硬件传感器，并且计算过程简单，减小了处理器的运算负担，而且不会对HVDC‑MMC系统的正常运行产生任何负面影响；可达到主动监测电容老化容值减小、规避柔直系统跳闸风险、提高系统运行可靠性的目的。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，涉及一种电容容值监测方法，具体是一种HVDC-MMC系统功率模块电容容值在线监测方法。

背景技术

近年来，高压直流输电模块化多电平换流器(HVDC-MMC)因为它具有显著的技术优势在世界范围内得到了快速发展。功率模块是MMC最基本的构成单元，MMC的故障来源主要包括功率半导体器件故障、电容故障、布线及终端故障以及其他故障，其中电容故障占比30％，是MMC故障的主要来源之一，随着换流阀的长期运行，电容会逐渐老化，老化失效会引发柔直系统的安全问题，因此开展HVDC-MMC系统功率模块电容容值在线监测研究具有重要工程意义。

目前HVDC-MMC系统功率模块电容容值监测研究已得到相关学者的关注，但是基于注入纹波电流来监测功率模块电容值的方法需要额外增加检测纹波电流的传感器且无法实现换流阀运行时对电容的在线监测，故无法应用推广到实际柔直换流阀工程中。也有学者专家提出了一种采用自适应滤波器或卡尔曼滤波器的柔性直流输电模块电容器电容值的在线获取方法，但是采用的自适应滤波器或卡尔曼滤波器处理算法复杂、太占处理器资源，难以实现对柔直换流阀成千上万个模块电容容值的监测。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种HVDC-MMC系统功率模块电容容值在线监测方法，采用每个处理器的中断周期对功率模块进行检测，根据换流阀之前已检测到的模块电压值U_ci、桥臂电流值I_arm、驱动脉冲信号T_i推算出功率模块的电容容值C_i；然后采用简化的一阶低通滤波器滤除计算结果的噪声,得到最终的电容容值C_fin；该方法既不需要额外增加检测装置，简化的滤波处理也有效减小了处理器的负担，能够快速实现对柔直换流阀实际工程中模块电容容值的在线监测。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种HVDC-MMC系统功率模块电容容值在线监测方法，包括以下步骤：

S1、柔直换流阀运行时，对功率模块的特征参数进行采样，特征参数包括柔直换流阀桥臂电流值I_arm，功率模块的电容电压U_ci和IGBT驱动脉冲信息T_i；

S2、在处理器的监测周期T_m内，对被测的功率模块计算模块电容电压变化值ΔU_ci；

S3、在监测周期T_m结束后，根据模块电压变化值ΔU_ci、桥臂电流值I_arm、监测周期T_m推算出被测功率模块的电容容值C_i；

S4、对步骤S3计算出的电容容值C_i，采用一阶低通滤波器的传递函数来滤除计算结果的噪声,得到最终的电容容值C_fin；

S5、对步骤S4得到的电容容值C_fin进一步离散化数字处理，完成监测。