[发明专利]模块化多电平换流器的混合调制方法

说明书

本发明提供了一种模块化多电平换流器混合调制方法，将模块化多电平换流器每个桥臂的调制波按照交流输出电压和环流抑制控制电压划分为两部分，对调制波的交流输出电压部分做最近电平逼近调制；对调制波环流抑制控制电压部分做脉冲宽度调制；采集变流器每个桥臂中子模块的电容电压和桥臂电流，对模块化多电平换流器子模块的电容电压进行排序；根据调制波第一部分的最近电平逼近调制、调制波第二部分的脉冲宽度调制、子模块电容电压排序结果，对所述模块化多电平换流器子模块的触发脉冲进行重新分配。本发明能够在不显著增加开关频率的情况下更精细地调制环流抑制电压，消除了传统最近电平逼近调制下环流抑制电压对MMC直流侧的影响。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及模块化多电平换流器的混合调制方法。

背景技术

模块化多电平换流器(modular mult ilevel converter，MMC)具有高度模块化设计、输出电压谐波含量少以及容易扩展电压和功率等级的特性，在各种中、高压大功率的电能变换场景得到了广泛应用，如柔性直流输电、新能源汇集、智能变压器、电机驱动等。

目前MMC的主流调制技术有载波移相脉宽调制(Carrier Phase Shift Pulse-width Modulation,CPS-PWM)和最近电平控制(Nearest Level Control，NLC)两种。CPS-PWM具有良好的谐波特性，但是开关频率较高，当MMC子模块个数较多时需要大量的计算资源，因此主要应用在只具有几个子模块的MMC中。NLC调制根据调制波分别计算上、下桥臂开通子模块的个数并开通相应数量的子模块，在MMC交流输出形成阶梯波。具有子模块开关频率低、计算负担小的特点，被广泛应用于具有几十上百个子模块的MMC场景中。

MMC的桥臂上存在有负序二倍频环流，环流会增加子模块上电容的波动，也会增加子模块上的损耗，环流也是MMC重要的控制目标。环流抑制有很多种方法，包括在旋转坐标系下的比例积分控制器、在静止坐标系下的比例谐振控制器等，这些方法的本质都是在桥臂的调制波上叠加一个二倍频负序的环流抑制电压来抑制环流。

但是，当MMC应用在中压场景时，每个桥臂只具有几十个子模块，环流抑制电压会小于一个子模块电容的电压。NLC调制可以对交流输出电压精确调制，而对环流抑制电压难以精确调制，引起MMC的直流侧电流和功率的波动。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种可抑制直流电流波动的模块化多电平换流器的混合调制方法，该方法消除了中压场景下NLC调制的MMC中由环流抑制引起的直流侧电流波动。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种模块化多电平换流器混合调制方法，包括：

将模块化多电平换流器每个桥臂的调制波按照交流输出电压和环流抑制控制电压划分为两部分；

对所述模块化多电平换流器调制波的交流输出电压部分做最近电平逼近调制；

对所述模块化多电平换流器上、下桥臂调制波的环流抑制控制电压部分按照正、负半周划分为两部分，分别进行脉冲宽度调制；

对所述模块化多电平换流器每个桥臂上所有子模块的电容电压以及相应的桥臂电流进行采样，根据桥臂电流的方向，对所述子模块的电容电压进行排序；

根据所述模块化多电平换流器桥臂中子模块电容电压的排序结果，将桥臂中的子模块划分为n种运行模式，对各个桥臂上子模块的触发脉冲重新分配。

优选地，将模块化多电平换流器每个桥臂的调制波按照交流输出电压和环流抑制控制电压划分为两部分，包括：