一种直流变压器主电路参数确定方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及直流电网技术领域，具体涉及一种直流变压器主电路参数确定方法、装置、设备及介质。

背景技术

直流变压器是直流电网中的关键装备，具有实现直流电压变换、系统潮流控制和故障限流等作用。利用直流变压器实现大规模可再生能源的全直流并网消纳和利用，可以缓解系统谐振等问题，提高系统的运行效率和安全稳定性。现有的直流变压器多应用于低压小功率环境，对于高压大功率直流变压器的研究还不够成熟。T型直流变压器由MMC子模块构成，具备扩展性强、经济性好、工程可行性高等优点，但是目前缺乏对T型直流变压器的主电路参数确定方法的研究，导致难以确定使T型直流变压器在最优条件下运行时的直流变压器主电路参数，限制了T型直流变压器的推广应用。因此，现有技术中存在缺少针对T型直流变压器的主电路参数确定方法的问题，亟需提出一种T型直流变压器的主电路参数设计方法，从而提高直流变压器工作效率的同时，降低内部电容容值，从而减少设备成本和体积，大幅度推动T型直流变压器的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直流变压器主电路参数确定方法、装置、设备及介质，以解决缺少针对T型直流变压器的主电路参数确定方法的问题。

第一方面，本发明提供了一种直流变压器主电路参数确定方法，应用于T型直流变压器，T型直流变压器由星形连接的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂组成，任一桥臂包括任意数量的电感和子模块，方法包括：获取系统参数，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围和频率范围；从交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，典型值包括交流电压幅值典型值以及频率典型值；根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值；根据子模块数量以及系统参数计算直流变压器的效率；基于典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围确定多个典型值，计算多个典型值对应的电容容值和效率，确定效率最高且电容容值最小时的典型值；根据效率最高且电容容值最小时的典型值确定直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值。

在本发明实施例中，首先确定交流电压幅值范围和频率范围，然后从中选取典型值，使用该典型值和系统参数计算直流变压器的电感值、子模块个数、电容容值、效率，遍历所有的典型值，选取使得效率最高且电容容值最小的典型值，并将对应的直流变压器主电路参数(交流电压幅值、频率、子模块个数、电感值、电容容值)作为直流变压器的最优参数。达到了保证变压器稳定运行、提高变压器运行效率、降低变压器运行成本的效果，解决了相关技术中存在的缺少针对T型直流变压器的主电路参数确定方法的问题。

在一种可选的实施方式中，系统参数包括：直流变压器的高压端口电压以及直流变压器的低压端口电压，当公共桥臂的直流电压分量为直流变压器的低压端口电压时，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量之差。

在本发明实施例中，令公共桥臂的直流电压分量为直流变压器的低压端口电压，达到了提高公共桥臂的利用率、使得总子模块数量最少的目的，由于低压桥臂功率为零，实现了低压桥臂在稳态下无需配置电感，启动充电时低压桥臂充电应力小的效果。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，系统参数还包括：直流变压器的额定功率、直流变压器的相数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围，包括：根据直流变压器的高压端口电压、直流变压器的额定功率以及直流变压器的相数计算高压桥臂的直流电流分量；根据高压桥臂的直流电流分量与高压桥臂的直流电压分量的乘积计算高压桥臂的直流功率，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量的差；根据直流功率、直流电流分量、预设功率因数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率确定交流电压幅值范围。

在本发明实施例中，实现了在器件允许电流限值(器件的额定电流与器件最大电流利用率的乘积)附近确定交流电压幅值范围的目的。

在一种可选的实施方式中，系统参数还包括：子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数，根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值，包括：获取桥臂电压、电流相量图；根据频率典型值、桥臂电压、电流相量图以及预设功率因数确定电感值上限；根据故障电流抑制和谐波抑制对应的约束条件确定电感值下限；根据电感值上限和电感值下限确定任一桥臂的电感值；根据任一桥臂的电感值确定功率因数；根据交流电压幅值典型值以及功率因数确定任一桥臂的交流电压分量和交流电流分量；根据任一桥臂的交流电压分量、直流电压分量以及子模块电容额定电压确定子模块个数；根据桥臂能量表达式、子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数确定电容容值。

在本发明实施例中，给出了使用典型值和系统参数确定直流变压器的电感值、子模块个数以及电容容值的方法，达到了为变压器的工程实践提供理论依据的目的。

在一种可选的实施方式中，子模块为半桥子模块或全桥子模块，根据任一桥臂的交流电压分量、直流电压分量以及子模块电容额定电压确定子模块个数，包括：根据任一桥臂的直流电压分量和交流电压分量确定任一桥臂的最大正电压和最小负电压；根据最大正电压与子模块电容额定电压比值取整的结果确定子模块个数；根据最小负电压和子模块电容额定电压确定全桥子模块个数；根据子模块个数与全桥子模块个数的差值确定半桥子模块个数。

在本发明实施例中，给出了确定子模块个数以及子模块包含的全桥子模块和半桥子模块个数的具体方法。

在一种可选的实施方式中，根据桥臂能量表达式、子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数确定电容容值，包括：根据任一桥臂的电压表达式和电流表达式乘积的积分计算任一桥臂的能量表达式，电压表达式和电流表达式根据基尔霍夫定律确定；根据桥臂能量波动值与第一乘积的比值确定电容容值，桥臂能量波动值为能量的最大值与最小值之差，第一乘积为子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数的乘积，能量的最大值与最小值由能量表达式的求导值为零确定。

在本发明实施例中，实现了根据桥臂能量波动值、子模块电容电压波纹系数、子模块个数以及子模块电容额定电压确定电容容值的目的。

在一种可选的实施方式中，方法还包括：当传输功率为反向时，获取子模块电压波动值和效率值；若子模块电压波动值大于电压波动阈值或效率值小于系统设定的效率阈值，重新选取典型值。

在本发明实施例中，通过将传输功率设置为反向，校核参数，达到了保证效率和子模块电压波动满足要求的效果。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计表示高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的循环功率相等。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，包括：直流变压器的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的交流电压分量相等；高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的电感参数和电感值相等。

在本发明实施例中，令直流变压器采用对称设计，达到了简化直流变压器主电路参数计算的效果。

第二方面，本发明提供了一种直流变压器主电路参数确定装置，应用于T型直流变压器，T型直流变压器由星形连接的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂组成，任一桥臂包括任意数量的电感和子模块，装置包括：范围确定模块，用于获取系统参数，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围和频率范围；典型值选取模块，用于从交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，典型值包括交流电压幅值典型值以及频率典型值；参数计算模块，用于根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值；效率计算模块，用于根据子模块数量以及系统参数计算直流变压器的效率；遍历模块，用于基于典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围确定多个典型值，计算多个典型值对应的电容容值和效率，确定效率最高且电容容值最小时的典型值；参数确定模块，用于根据效率最高且电容容值最小时的典型值确定直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值。

在一种可选的实施方式中，系统参数包括：直流变压器的高压端口电压以及直流变压器的低压端口电压，当公共桥臂的直流电压分量为直流变压器的低压端口电压时，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量之差。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，系统参数还包括：直流变压器的额定功率、直流变压器的相数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率，范围确定模块包括：直流电流分量计算单元，用于根据直流变压器的高压端口电压、直流变压器的额定功率以及直流变压器的相数计算高压桥臂的直流电流分量；直流功率计算单元，用于根据高压桥臂的直流电流分量与高压桥臂的直流电压分量的乘积计算高压桥臂的直流功率，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量的差；交流电压幅值范围确定单元，用于根据直流功率、直流电流分量、预设功率因数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率确定交流电压幅值范围。

在一种可选的实施方式中，系统参数还包括：子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数，参数计算模块包括：桥臂电压、电流相量图获取单元，用于获取桥臂电压、电流相量图；电感值上限确定单元，用于根据频率典型值、桥臂电压、电流相量图以及预设功率因数确定电感值上限；电感值下限确定单元，用于根据故障电流抑制和谐波抑制对应的约束条件确定电感值下限；电感值确定单元，用于根据电感值上限和电感值下限确定任一桥臂的电感值；功率因数确定单元，用于根据任一桥臂的电感值确定功率因数；交流电压电流分量确定单元，用于根据交流电压幅值典型值以及功率因数确定任一桥臂的交流电压分量和交流电流分量；子模块个数确定单元，用于根据任一桥臂的交流电压分量、直流电压分量以及子模块电容额定电压确定子模块个数；电容容值确定单元，用于根据桥臂能量表达式、子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数确定电容容值。

在一种可选的实施方式中，子模块为半桥子模块或全桥子模块，子模块个数确定单元包括：峰值电压确定子单元，用于根据任一桥臂的直流电压分量和交流电压分量确定任一桥臂的最大正电压和最小负电压；子模块个数确定子单元，用于根据最大正电压与子模块电容额定电压比值取整的结果确定子模块个数；全桥子模块个数确定子单元，用于根据最小负电压和子模块电容额定电压确定全桥子模块个数；半桥子模块个数确定子单元，用于根据子模块个数与全桥子模块个数的差值确定半桥子模块个数。

在一种可选的实施方式中，电容容值确定单元包括：能量表达式计算子单元，用于根据任一桥臂的电压表达式和电流表达式乘积的积分计算任一桥臂的能量表达式，电压表达式和电流表达式根据基尔霍夫定律确定；电容容值确定子单元，用于根据桥臂能量波动值与第一乘积的比值确定电容容值，桥臂能量波动值为能量的最大值与最小值之差，第一乘积为子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数的乘积，能量的最大值与最小值由能量表达式的求导值为零确定。

在一种可选的实施方式中，装置还包括：电压波动值和效率值获取模块，用于当传输功率为反向时，获取子模块电压波动值和效率值；典型值重选模块，用于若子模块电压波动值大于电压波动阈值或效率值小于系统设定的效率阈值，重新选取典型值。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计表示高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的循环功率相等。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，包括：直流变压器的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的交流电压分量相等；高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的电感参数和电感值相等。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的直流变压器主电路参数确定方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的直流变压器主电路参数确定方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的直流变压器主电路参数确定方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的T型直流变压器三相拓扑图；

图3是根据本发明实施例的另一直流变压器主电路参数确定方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的又一直流变压器主电路参数确定方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的直流变压器主电路参数确定装置的结构框图；

图6是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，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。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明实施例，提供了一种直流变压器主电路参数确定方法实施例，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。

在本实施例中提供了一种直流变压器主电路参数确定方法，可用于上述的移动终端，如中央处理单元、服务器等，图1是根据本发明实施例的直流变压器主电路参数确定方法的流程图，图2是根据本发明实施例的T型直流变压器三相拓扑图，如图2所示，T型直流变压器由星形连接的高压桥臂(桥臂H)、低压桥臂(桥臂L)以及公共桥臂(桥臂W)组成，任一桥臂包括任意数量的电感L和子模块SM。如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取系统参数，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围和频率范围。可选地，系统参数包括直流变压器的相关参数，如：高压侧直流电压、低压侧直流电压、直流变压器额定功率、子模块电容额定电压、相数、器件允许电流、子模块电容电压波纹系数等等。根据系统参数中的器件允许电流可以确定交流电压幅值范围，参考系统参数和工程实际需求可确定频率范围。

步骤S102，从交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，典型值包括交流电压幅值典型值以及频率典型值。可选地，从步骤S101确定的交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，执行步骤S103。

步骤S103，根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值。可选地，使用步骤S102中选取的典型值计算该直流变压器任一桥臂上的电感值、子模块SM的个数以及子模块SM内的电容容值。

步骤S104，根据子模块数量以及系统参数计算直流变压器的效率。可选地，在步骤S103确定子模块个数后，得到各个桥臂电压、电流表达式，根据电压、电流表达式以及系统参数计算直流变压器的效率。

步骤S105，基于典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围确定多个典型值，计算多个典型值对应的电容容值和效率，确定效率最高且电容容值最小时的典型值。可选地，根据步骤S102选取的典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围，遍历方式比如是：将典型值增加预设步长作为第一次遍历的典型值，第二次遍历时再将第一次遍历的典型值增加预设步长，直至达到交流电压幅值范围和频率范围的上限。计算多次遍历的典型值对应的电容容值和效率，找到使得效率最高且电容容值最小的典型值。

步骤S106，根据效率最高且电容容值最小时的典型值确定直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值。可选地，将效率最高且电容容值最小时的典型值对应的交流电压幅值、频率、电感值、子模块个数以及电容容值作为最终确定的直流变压器主电路参数。

在本发明实施例中，首先确定交流电压幅值范围和频率范围，然后从中选取典型值，使用该典型值和系统参数计算直流变压器的电感值、子模块个数、电容容值、效率，遍历所有的典型值，选取使得效率最高且电容容值最小的典型值，并将对应的直流变压器主电路参数(交流电压幅值、频率、子模块个数、电感值、电容容值)作为直流变压器的最优参数。达到了保证变压器稳定运行、提高变压器运行效率、降低变压器运行成本的效果，解决了相关技术中存在的缺少针对T型直流变压器的主电路参数确定方法的问题。

在本实施例中提供了一种直流变压器主电路参数确定方法，可用于上述的移动终端，如中央处理单元、服务器等，在一种可选的实施方式中，系统参数包括：直流变压器的高压端口电压以及直流变压器的低压端口电压，当公共桥臂的直流电压分量为直流变压器的低压端口电压时，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量之差。具体地，如图2所示，U

图3是根据本发明实施例的另一直流变压器主电路参数确定方法的流程示意图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S301，获取系统参数，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围和频率范围。在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，系统参数还包括：直流变压器的额定功率、直流变压器的相数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围，包括：根据直流变压器的高压端口电压、直流变压器的额定功率以及直流变压器的相数计算高压桥臂的直流电流分量；根据高压桥臂的直流电流分量与高压桥臂的直流电压分量的乘积计算高压桥臂的直流功率，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量的差；根据直流功率、直流电流分量、预设功率因数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率确定交流电压幅值范围。

具体地，直流变压器采用对称设计即三个桥臂的循环功率相等，示例性地，为了简化参数计算，令三个桥臂的交流电压分量相等、电感参数及电感值相同。可采用如下公式计算单相各桥臂的直流电流分量：

I

I

I

式中，I

P

式中，U

其中，I

式中，P

步骤S302，从交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，典型值包括交流电压幅值典型值以及频率典型值。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S303，根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值。在一种可选的实施方式中，上述步骤S303包括：

步骤S3031，获取桥臂电压、电流相量图。可选地，桥臂电压、电流相量图为电路中电参量相对关系图。

步骤S3032，根据频率典型值、桥臂电压、电流相量图以及预设功率因数确定电感值上限。可选地，使用如下公式计算电感值上限L

式中，角频率ω可使用频率典型值表示，P

步骤S3033，根据故障电流抑制和谐波抑制对应的约束条件确定电感值下限。可选地，考虑到故障抑制和谐波抑制，电感值不能过小。具体地，如直流侧故障，桥臂闭锁前，各子模块电容快速放电，为保证IGBT安全，要求闭锁前故障电流不应超过器件最大耐受电流，根据上述约束条件确定电感值下限。

步骤S3034，根据电感值上限和电感值下限确定任一桥臂的电感值。可选地，根据步骤S3032得到的电感值上限和步骤S3033得到的电感值下限确定任一桥臂的电感值。

步骤S3035，根据任一桥臂的电感值确定功率因数。可选地，步骤S3034确定电感值之后，可以确定功率因数。

步骤S3036，根据交流电压幅值典型值以及功率因数确定任一桥臂的交流电压分量和交流电流分量。可选地，步骤S3035确定功率因数后，各桥臂的电压、电流的交流分量也随之确定。

步骤S3037，根据任一桥臂的交流电压分量、直流电压分量以及子模块电容额定电压确定子模块个数。在一种可选的实施方式中，子模块为半桥子模块或全桥子模块，步骤S3037包括：根据任一桥臂的直流电压分量和交流电压分量确定任一桥臂的最大正电压和最小负电压；根据最大正电压与子模块电容额定电压比值取整的结果确定子模块个数；根据最小负电压和子模块电容额定电压确定全桥子模块个数；根据子模块个数与全桥子模块个数的差值确定半桥子模块个数。

可选地，任一桥臂的正、最小负电压可由任一桥臂的直流电压分量和交流电压分量确定，如任一桥臂的最大正电压(输出电压的最大绝对值)|u

式中，u

式中，ceil()为取整函数，u

式中，min()为最小值函数，u

N

步骤S3038，根据桥臂能量表达式、子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数确定电容容值。在一种可选的实施方式中，步骤S3038包括：根据任一桥臂的电压表达式和电流表达式乘积的积分计算任一桥臂的能量表达式，电压表达式和电流表达式根据基尔霍夫定律确定；根据桥臂能量波动值与第一乘积的比值确定电容容值，桥臂能量波动值为能量的最大值与最小值之差，第一乘积为子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数的乘积，能量的最大值与最小值由能量表达式的求导值为零确定。

可选地，电容容值C

式中，t

式中，u

步骤S304，根据子模块数量以及系统参数计算直流变压器的效率。详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。

步骤S305，基于典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围确定多个典型值，计算多个典型值对应的电容容值和效率，确定效率最高且电容容值最小时的典型值。详细请参见图1所示实施例的步骤S105，在此不再赘述。

步骤S306，根据效率最高且电容容值最小时的典型值确定直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值。详细请参见图1所示实施例的步骤S106，在此不再赘述。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤S306之后，方法还包括：当传输功率为反向时，获取子模块电压波动值和效率值；若子模块电压波动值大于电压波动阈值或效率值小于系统设定的效率阈值，重新选取典型值。具体地，直流变压器在上述功率正向的基础上确定的交流电压幅值、频率、电感值、电容容值，将传输功率设置为反向，计算损耗和子模块电压波动值，根据损耗计算效率，校验效率和子模块电压波动值是否满足要求。如果效率偏低(小于系统设定的效率阈值)，则重新选取典型值确定直流变压器主电路参数，如果子模块电压波动超过允许值，则需要降低频率典型值。经校核，本实施例确定的参数在功率反向时计算的效率仍能达到98％，并且子模块电压波动值在允许范围内。

在本实施例中提供了一种直流变压器主电路参数确定方法，可用于上述的移动终端，如中央处理单元、服务器等，图4是根据本发明实施例的又一直流变压器主电路参数确定方法的流程示意图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S401，输入系统参数。对于采用对称双极接线系统，单极参数表示如下：高压侧直流电压U

步骤S402，确定频率、交流电压的典型值范围。详细请参见图3所示实施例的步骤S301，在此不再赘述。确定的交流电压(的典型值)范围为30kV～70kV，(交流电压基频)频率(的典型值)范围为50Hz～200Hz。

步骤S403，取一组典型值。详细请参见图3所示实施例的步骤S302，在此不再赘述。

步骤S404，确定电感值。详细请参见图3所示实施例的步骤S3031至步骤S3034，在此不再赘述。本实施例中确定的电感值为11mH。

步骤S405，确定子模块个数。详细请参见图3所示实施例的步骤S3037，在此不再赘述。

步骤S406，确定电容值。详细请参见图3所示实施例的步骤S3038，在此不再赘述。

步骤S407，计算损耗和效率。具体地，根据系统参数(如开关器件的使用手册)以及各个桥臂的电压、电流波形(表达式)，计算直流变压器的损耗和效率。

步骤S408，判断是否遍历所有典型值。具体地，若未遍历完所有典型值，则跳转执行步骤S403及相关步骤，若遍历完所有典型值，则执行步骤S409，确定容值小、效率高的最优参数。由于频率影响电容值容值和损耗，电容容值影响整个系统的成本和体积，因此在效率不明显的降低或者满足要求时候，让频率尽可能高，能够达到减小直流变压器体积，提高功率密度的效果。

在本发明实施例中，首先确定交流电压幅值范围和频率范围，然后从中选取典型值，使用该典型值和系统参数计算直流变压器的电感值、子模块个数、电容容值、效率，遍历所有的典型值，选取使得效率最高且电容容值最小的典型值，并将对应的直流变压器主电路参数(交流电压幅值、频率、子模块个数、电感值、电容容值)作为直流变压器的最优参数。达到了保证变压器稳定运行、提高变压器运行效率、降低变压器运行成本的效果，解决了相关技术中存在的缺少针对T型直流变压器的主电路参数确定方法的问题。

在本实施例中还提供了一种直流变压器主电路参数确定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种直流变压器主电路参数确定装置，应用于T型直流变压器，T型直流变压器由星形连接的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂组成，任一桥臂包括任意数量的电感和子模块，如图5所示，装置包括：范围确定模块501，用于获取系统参数，根据系统参数确定直流变压器任一桥臂的交流电压幅值范围和频率范围；典型值选取模块502，用于从交流电压幅值范围和频率范围内选取典型值，典型值包括交流电压幅值典型值以及频率典型值；参数计算模块503，用于根据典型值计算直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值，电容容值为子模块内电容对应的容值；效率计算模块504，用于根据子模块数量以及系统参数计算直流变压器的效率；遍历模块505，用于基于典型值遍历交流电压幅值范围和频率范围确定多个典型值，计算多个典型值对应的电容容值和效率，确定效率最高且电容容值最小时的典型值；参数确定模块506，用于根据效率最高且电容容值最小时的典型值确定直流变压器任一桥臂的电感值、子模块个数以及电容容值。

在一种可选的实施方式中，系统参数包括：直流变压器的高压端口电压以及直流变压器的低压端口电压，当公共桥臂的直流电压分量为直流变压器的低压端口电压时，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量之差。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，系统参数还包括：直流变压器的额定功率、直流变压器的相数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率，范围确定模块包括：直流电流分量计算单元，用于根据直流变压器的高压端口电压、直流变压器的额定功率以及直流变压器的相数计算高压桥臂的直流电流分量；直流功率计算单元，用于根据高压桥臂的直流电流分量与高压桥臂的直流电压分量的乘积计算高压桥臂的直流功率，高压桥臂的直流电压分量为直流变压器的高压端口电压与公共桥臂的直流电压分量的差；交流电压幅值范围确定单元，用于根据直流功率、直流电流分量、预设功率因数、器件的额定电流以及器件最大电流利用率确定交流电压幅值范围。

在一种可选的实施方式中，系统参数还包括：子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数，参数计算模块包括：桥臂电压、电流相量图获取单元，用于获取桥臂电压、电流相量图；电感值上限确定单元，用于根据频率典型值、桥臂电压、电流相量图以及预设功率因数确定电感值上限；电感值下限确定单元，用于根据故障电流抑制和谐波抑制对应的约束条件确定电感值下限；电感值确定单元，用于根据电感值上限和电感值下限确定任一桥臂的电感值；功率因数确定单元，用于根据任一桥臂的电感值确定功率因数；交流电压电流分量确定单元，用于根据交流电压幅值典型值以及功率因数确定任一桥臂的交流电压分量和交流电流分量；子模块个数确定单元，用于根据任一桥臂的交流电压分量、直流电压分量以及子模块电容额定电压确定子模块个数；电容容值确定单元，用于根据桥臂能量表达式、子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数确定电容容值。

在一种可选的实施方式中，子模块为半桥子模块或全桥子模块，子模块个数确定单元包括：峰值电压确定子单元，用于根据任一桥臂的直流电压分量和交流电压分量确定任一桥臂的最大正电压和最小负电压；子模块个数确定子单元，用于根据最大正电压与子模块电容额定电压比值取整的结果确定子模块个数；全桥子模块个数确定子单元，用于根据最小负电压和子模块电容额定电压确定全桥子模块个数；半桥子模块个数确定子单元，用于根据子模块个数与全桥子模块个数的差值确定半桥子模块个数。

在一种可选的实施方式中，电容容值确定单元包括：能量表达式计算子单元，用于根据任一桥臂的电压表达式和电流表达式乘积的积分计算任一桥臂的能量表达式，电压表达式和电流表达式根据基尔霍夫定律确定；电容容值确定子单元，用于根据桥臂能量波动值与第一乘积的比值确定电容容值，桥臂能量波动值为能量的最大值与最小值之差，第一乘积为子模块个数、子模块电容额定电压以及子模块电容电压波纹系数的乘积，能量的最大值与最小值由能量表达式的求导值为零确定。

在一种可选的实施方式中，装置还包括：电压波动值和效率值获取模块，用于当传输功率为反向时，获取子模块电压波动值和效率值；典型值重选模块，用于若子模块电压波动值大于电压波动阈值或效率值小于系统设定的效率阈值，重新选取典型值。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计表示高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的循环功率相等。

在一种可选的实施方式中，直流变压器采用对称设计，包括：直流变压器的高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的交流电压分量相等；高压桥臂、低压桥臂以及公共桥臂的电感参数和电感值相等。

上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的直流变压器主电路参数确定装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图5所示的直流变压器主电路参数确定装置。

请参阅图6，图6是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图6所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图6中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。