具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种确定换流器参数的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的确定换流器参数的方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取开关器件的初始电压以及初始电流。

需要说明的是，本实施例所提供的方法可应用于直流牵引供电系统中，其中，直流牵引供电系统中至少包括换流器，换流器包括多个子模块，多个子模块中的每个子模块包括开关器件。可选的，图2示出了一种可选的直流牵引供电系统的示意图，由图2可知，在直流牵引供电系统中，110kV的城市电源通过降压处理，得到35kV的中压网，然后再通过换流器(即图2中的混合型MMC)与直流牵引网连接，以实现对城市轨道交通车辆的供电。

其中，在本申请中，换流器为双向换流器，其中，双向换流器具有直流电压稳定可调、能量双向流动、有功和无功功率解耦控制等特性。优选的，在本申请中，换流器为模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)，其中，模块化多电平换流器是高压柔性直流输电领域应用最广泛的双向变流器拓扑，MMC相比于常规的两电平或三电平变流器，还有着谐波含量小、容量上限高、无需并联多重化等优势。

在一种可选的实施例中，图3示出了一种可选的模块化多电平换流器的示意图，在图3中，混合型MMC的桥臂由全桥子模块和半桥子模块混合构成，有着较高的电压调制比。其中，全桥子模块输出负电平，可以提升桥臂电压从而降低桥臂的交流电流，减少开关器件中的峰值电流。因此。在选择同样电流等级的开关器件时，MMC的峰值功率大于现有的两电平或三电平变流器，并且还具有直流故障清除能力，可以隔离牵引网和公共电网，减少直流断路器的使用。

此外，还需要说明的是，上述开关器件可以为图3中的晶体管S1-S6，可通过确定开关器件的初始电压等级以及初始电流等级来确定开关器件的初始电压和初始电流。

步骤S104，对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比。

需要说明的是，混合型MMC的全桥子模块比例是主回路参数中最基础、最重要的参数，直接影响着拓扑方案的经济性。在确定了全桥子模块比例后，才能够对子模块电容、桥臂电感等参数进行计算和选型。

可选的，可对初始电压以及初始电流进行相关的处理，得到电压调制比，然后再调节初始电压等级和初始电流等级，得到调节后的初始电压以及调节后的初始电流，使得调节后的初始电压以及调节后的初始电流计算得到的电压调制比满足预设条件。

步骤S106，根据电压调制比确定换流器所包含的全桥子模块的全桥子模块比例。

需要说明的是，在现有技术中，混合型MMC并没有应用在直流牵引供电系统中，在其他领域，混合型MMC的全桥子模块比例选择方法大多基于电压调制比小于1的工况，而在本申请应用在直流牵引供电系统中，而且，混合型MMC输出的直流电压等于牵引电压，为了降低桥臂中的交流电流，需要提高交流电压，使得电压调制比m＞1，全桥子模块长期处于负电平输出状态，即在本申请中，电压调制比大于1。在每个桥臂由N个子模块组成的情况下，MMC可包含F个全桥子模块和H个半桥子模块，其中，N、F和H满足N＝F+H。在计算得到MMC包含的子模块的总数量以及全桥子模块的数量之后，根据N＝F+H即可确定全桥子模块比例，进而根据全桥子模块比例，对子模块电容、桥臂电感等参数进行计算和选型。

基于上述步骤S102至步骤S106所限定的方案，可以获知，在本发明实施例中，采用通过调整模块化多电平换流器的参数的方式，在获取开关器件的初始电压以及初始电流之后，通过对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比，然后再根据电压调制比确定换流器所包含的全桥子模块的全桥子模块比例，其中，换流器为模块化多电平换流器，换流器包括多个子模块，多个子模块中的每个子模块包括开关器件。

容易注意到的是，在上述过程中，将模块化多电平换流器应用在直流牵引供电系统中，其中，模块化多电平换流器的桥臂电压高、开关器件电流小，无需并联多重化，克服了现有的双向换流器存在峰值功率不足的问题。另外，模块化多电平换流器中的等效开关频率高、谐波含量小，当模块化多电平换流器中包含的子模块的数量足够时，无需滤波器，从而解决了现有的直流牵引供电系统需要较大体积的滤波器的问题。最后，本申请通过对开关器件的初始电压和初始电流进行调整，使得换流器包含的全桥子模块的全桥子模块比例能够与当前的直流牵引供电系统的需求相适配，进而提升了直流牵引供电系统的供电效率。

由此可见，本申请所提供的方案达到了满足直流牵引供电系统的需求的目的，从而实现了提升直流牵引供电系统的供电效率的技术效果，进而解决了现有的双向换流器存在峰值功率不足，无法直流牵引供电系统的需求的技术问题。

在一种可选的实施例中，在计算电压调制比之前，需要获取开关器件的初始电压以及初始电流。具体的，首先，获取直流牵引供电系统对应的牵引网的额定直流电压以及牵引网的额定直流电流，然后确定牵引网的额定直流电压与每个子模块的开关器件的初始电压之间的初始倍数关系，得到初始电压等级，并根据初始电压等级确定初始电压。在确定牵引网的额定直流电流与每个子模块的开关器件的初始电流之间的初始倍数关系，得到初始电流等级，并根据初始电流等级确定初始电流。

可选的，可根据常用的开关器件的电压等级(即初始电压等级)来确定换流器所包含的每个子模块的电容电压U_C，其中，子模块的电容电压为开关器件的额定电压的一半，在本申请中，选择U_C时使得牵引网的额定直流电压U_dc为U_C的整数倍K(即初始倍数关系)。同样的，对于初始电流，也可通过上述方法确定，其中，牵引网的额定直流电流与每个子模块的开关器件的初始电流之间的倍数也为K。

在一种可选的实施例中，在对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比之前，获取换流器的额定容量，根据初始电流确定换流器中每个桥臂的电流峰值，然后根据每个桥臂的电流峰值、额定直流电压以及换流器的额定容量确定每个桥臂的电流交流分量峰值。

可选的，根据上述的初始电流等级确定桥臂的电流峰值I_arm-peak，其中，桥臂的电流峰值为开关器件的直流电流的一半。然后，根据下式计算电流交流分量峰值I_m：

在上式中，S为换流器的额定容量。

进一步的，在得到电流交流分量峰值之后，获取换流器的交流侧功率因数，然后，计算牵引网的额定直流电压与牵引网的额定直流电流之间的乘积，得到第一计算结果，并计算每个桥臂的电流交流分量峰值与换流器的交流侧功率因数的乘积，得到第二计算结果，再计算第一计算结果与第二计算结果之间的比值，得到相电压峰值，最后，计算相电压峰值与牵引网的额定直流电流的比值，得到电压调制比。

可选的，根据功率守恒可计算得到换流器的相电压峰值U_m：

在上式中，I_dc为牵引网的额定直流电流，U_dcI_dc为第一计算结果；为换流器的交流侧功率因数，为第二计算结果。

需要说明的是，为了保持半桥子模块的电容电压平衡，桥臂电流必须是双极性的，需要满足换流器的交流侧功率因数满足：

另外，在得到相电压峰值之后，根据下式计算电压调制比m：

此外，还需要说明的是，电压调制比需要满足桥臂电流双极性条件，即电压调制比需满足：如果不满足，则需要重新选取开关器件的电压等级和电流等级，即对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比。具体的，调节初始电压等级，得到调整后的初始电压等级，同时调整初始电流等级，得到调整后的初始电流等级，根据调整后的初始电压以及调整后的初始电流得到目标电压调制比，其中，目标电压调制比与换流器的交流侧功率因数的乘积小于预设值，可选的，预设值可以为2。

更进一步的，在得到电压调制比之后，可根据电压调制比确定换流器所包含的全桥子模块的全桥子模块比例。具体的，首先根据调整后的初始电压等级确定目标倍数关系，然后根据目标倍数关系以及目标电压调制比确定换流器所包含的子模块的总数量以及全桥子模块的数量，最后计算全桥子模块的数量与总数量的比值，得到全桥子模块比例。

可选的，如图4所示的混合型MMC桥臂电压示意图，当交流侧电压达到正向峰值时，上桥臂需要输出最大的负电压，下桥臂需要输出最大的正电压，即桥臂中的模块数需满足最大负电压和最大正电压的输出能力：

化简可得：

其中，K为牵引网的额定直流电压U_dc为U_C的整数倍，通过上式可以计算得到换流器桥臂中子模块数量的最小值和全桥子模块数目的最小值。

可选的，图5示出了一种可选的确定换流器参数的方法流程图，由图5可知，将本申请所提供的确定换流器参数的方法集成为一个计算模型，则用户可向该计算模型中输入MMC容量、牵引网的额定直流电压以及换流器的交流侧功率因数。此时，计算模型选择开关器件的电压等级以及换流器所包含的子模块的电容电压，并选择开关器件的电流等级和桥臂电流峰值，然后计算桥臂电流交流分量峰值，并根据桥臂电流交流分量峰值计算得到相电压峰值，再根据相电压峰值计算电压调制比。最后，检测电压调制比是否满足如果不满足，则继续重复上述操作；如果满足，则输出桥臂子模块数量的最小值以及桥臂全桥子模块数量的最小值。

由上述内容可知，本申请将全桥子模块和半桥子模块的混合型MMC应用于直流牵引供电系统中，其中，混合型MMC的桥臂电压高，开关器件电流小，无需并联多重化；等效开关频率高，谐波含量小，滤波器体积小，当模块数量足够多时甚至不需要滤波器；而且，混合型MMC模块化设计，拓展性好，可以适应多个电压等级，单个变流器的容量上限高。最后，混合型MMC还具有直流故障清除能力，隔离牵引网和公共电网，减少直流断路器的使用。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种确定换流器参数的装置实施例，应用于直流牵引供电系统中，直流牵引供电系统中至少包括换流器，换流器包括多个子模块，多个子模块中的每个子模块包括开关器件，其中，图6是根据本发明实施例的确定换流器参数的装置示意图，如图6所示，该装置包括：获取模块601、调整模块603以及确定模块605。

其中，获取模块601，用于获取开关器件的初始电压以及初始电流；调整模块603，用于对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比；确定模块605，用于根据电压调制比确定换流器所包含的全桥子模块的全桥子模块比例，其中，换流器为模块化多电平换流器。

需要说明的是，上述获取模块601、调整模块603以及确定模块605对应于上述实施例中的步骤S102至步骤S106，三个模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。

可选的，获取模块包括：第一获取模块、第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块以及第四确定模块。其中，第一获取模块，用于获取直流牵引供电系统对应的牵引网的额定直流电压以及牵引网的额定直流电流；第一确定模块，用于确定牵引网的额定直流电压与每个子模块的开关器件的初始电压之间的初始倍数关系，得到初始电压等级；第二确定模块，用于根据初始电压等级确定初始电压；第三确定模块，用于确定牵引网的额定直流电流与每个子模块的开关器件的初始电流之间的初始倍数关系，得到初始电流等级；第四确定模块，用于根据初始电流等级确定初始电流。

可选的，确定换流器参数的装置还包括：第二获取模块、第五确定模块以及第六确定模块。其中，第二获取模块，用于在对初始电压以及初始电流进行调整，得到满足预设条件的电压调制比之前，获取换流器的额定容量；第五确定模块，用于根据初始电流确定换流器中每个桥臂的电流峰值；第六确定模块，用于根据每个桥臂的电流峰值、额定直流电压以及换流器的额定容量确定每个桥臂的电流交流分量峰值。

可选的，确定换流器参数的装置还包括：第三获取模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块以及第四计算模块。其中，第三获取模块，用于获取换流器的交流侧功率因数；第一计算模块，用于计算牵引网的额定直流电压与牵引网的额定直流电流之间的乘积，得到第一计算结果；第二计算模块，用于计算每个桥臂的电流交流分量峰值与换流器的交流侧功率因数的乘积，得到第二计算结果；第三计算模块，用于计算第一计算结果与第二计算结果之间的比值，得到相电压峰值；第四计算模块，用于计算相电压峰值与牵引网的额定直流电流的比值，得到电压调制比。

可选的，调整模块包括：第一调整模块、第二调整模块以及处理模块。其中，第一调整模块，用于调节初始电压等级，得到调整后的初始电压等级；第二调整模块，用于调整初始电流等级，得到调整后的初始电流等级；处理模块，用于根据调整后的初始电压以及调整后的初始电流得到目标电压调制比，其中，目标电压调制比与换流器的交流侧功率因数的乘积小于预设值。

可选的，确定模块包括：第七确定模块、第八确定模块以及第九确定模块。其中，第七确定模块，用于根据调整后的初始电压等级确定目标倍数关系；第八确定模块，用于根据目标倍数关系以及目标电压调制比确定换流器所包含的子模块的总数量以及全桥子模块的数量；第九确定模块，用于计算全桥子模块的数量与总数量的比值，得到全桥子模块比例。

可选的，电压调制比大于1。

实施例3

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述实施例1中的确定换流器参数的方法。

实施例4

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述实施例1中的确定换流器参数的方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。