[发明专利]一种基于最近电平逼近调制的MMC软开关实现方法

说明书

本发明公开了一种基于最近电平逼近调制的MMC软开关实现方法，属于电力电子技术领域，该方法包括：根据当前周期桥臂参考电压电平跳变时刻和投入的子模块个数，预测下个周期桥臂参考电压电平跳变时刻和投入的子模块个数；确定具体投入的子模块及其输出电平的变化；根据子模块输出电平的变化、电流的大小和方向，确定子模块内部将要经历的换流过程；根据换流过程，判断辅助开关管是否需要导通以及导通时刻；在电平跳变时刻使主开关管关断，完成子模块投切，并在辅助开关管导通预设时间后，将其关断。本发明解决了在最近电平逼近调制与排序算法下，由于辅助开关管需在主开关管关断之前导通，导致桥臂输出电压与参考电压之间存在相位误差的问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种基于最近电平逼近调制的MMC软开关实现方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)由于具有制造难度低、扩容性好、输出电压波形质量高等优点，在中压直流配电网中得到了应用。但是相比于高压领域如柔性直流输电，在中压直流配电网中，由于直流电压一般为10～50kV，MMC桥臂子模块数量减少为10～30个。由于MMC子模块的数量减少，为了保证输出波形的质量，器件的开关频率还是较高的，其将造成较大的开关损耗。MMC损耗大小对换流阀的效率产生直接影响，对系统的长期运行成本和运行性能起着至关重要的作用，因此有必要采取一定的措施降低MMC的开关损耗。

将辅助谐振极软开关子模块替代传统半桥子模块，在MMC中引入软开关技术，使主开关管工作于零电压/电流开关(ZVS/ZCS)状态，能完全消除开通损耗或关断损耗，大大降低开关损耗。但在辅助谐振极软开关子模块中，辅助开关管需在主开关管关断前导通，为主开关管实现零电压开关创造条件。但在最近电平逼近调制与排序算法下，在子模块投切信号给出后，辅助开关管需先导通一段时间主开关管才能关断完成子模块投切，这使得桥臂输出电压与参考电压之间存在相位误差，MMC无法实现预期的控制目标，影响系统稳定。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于最近电平逼近调制的MMC软开关实现方法，旨在解决MMC在最近电平逼近调制与排序算法下实现软开关时，需要辅助开关管在主开关管关断之前导通，造成桥臂输出电压与参考电压之间存在相位误差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于最近电平逼近调制的MMC软开关实现方法，包括：

(1)根据当前周期桥臂参考电压电平跳变时刻t₀和投入的子模块个数，预测下个周期桥臂参考电压电平跳变时刻(t₀+T)和投入的子模块个数；其中，T为工频周期；

(2)在电平跳变时刻(t₀+T)之前的时刻(t₀+T-t)对子模块电容电压进行排序，并根据此时桥臂电流方向和(t₀+T)时刻应投入的子模块个数，确定具体投入的子模块及其输出电平的变化；

(3)根据下个周期需要在电平跳变时刻投切的子模块输出电平的变化、设定时刻(t₀+T-t)对应的子模块电流大小和方向，确定(t₀+T-t)时刻到(t₀+T)时刻子模块内部将要经历的换流过程；

(4)根据所述换流过程，判断辅助开关管是否需要导通以及导通时刻，并在相应时刻使辅助开关管导通；

(5)在电平跳变时刻使主开关管关断，完成子模块投切，并在辅助开关管导通预设时间后，将其关断。

进一步地，在电平跳变时刻(t₀+T)之前的时间t的表达式为：