[发明专利]一种模块化多电平变换器的控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种模块化多电平变换器的控制方法和装置，属于电力电子技术领域，所述方法包括：对桥臂上的所有子模块按顺序进行标号；测量各个子模块的电容电压和桥臂电流；经同步信号触发后将所有电容电压转换为脉冲宽度可变的方波信号；方波信号的脉冲宽度与电容电压成正比或反比；按照方波信号的上升沿或下降沿到达的时间先后顺序记录子模块的标号得到标号序列Q_seq；基于桥臂电流的方向按照Q_seq将预先生成的驱动信号队列Q_d中的驱动信号分配给各个子模块以得到桥臂驱动信号，从而实现均压控制。本发明实现子模块电容电压的准确测量和传输，同时在子模块电容电压均衡控制的过程中避免了软件排序算法的使用，减轻了控制系统的负担。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种模块化多电平变换器的控制方法和装置。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)凭借其模块化、易拓展和输出波形质量高等优点，在柔性直流输电、中高压交流传动、大规模可再生能源并网和固态变压器等领域得到了越来越广泛的研究和应用。MMC的每个桥臂都由一系列的子模块模块串联构成，因此MMC可以将多个子模块较低的输出电压进行组合和叠加，实现高压的多电平输出，能够有效地降低子模块中开关器件的电压应力。

目前，MMC子模块电容电压的均衡控制方法主要分为两类。第一类是基于硬件电路箝位的方法，这类方法控制复杂度较低，但是额外引入了较多的电路元件，尤其是子模块数目较多时，会大大增加变换器的硬件成本，而且不利于冗余控制，因此仅局限于低压小功率应用。第二类是基于软件控制的电容电压均衡方法，分为分布式控制和集中式控制均压方法两种。其中分布式控制均压方法考虑到实现的复杂度，该方法也只适用于子模块数量较少的情况，且额外引入的脉宽补偿量会影响输出波形的质量；与分布式控制均压不同，集中式控制均压方法的复杂度与子模块数量具有较强的耦合关系，当子模块数量增加到数百乃至上千个时，排序算法所消耗的时间和占用的空间资源也给控制系统造成了繁重的负担，限制了MMC的进一步高频、高压化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模块化多电平变换器的控制方法和装置，其目的在于实现子模块电容电压的准确测量和传输，同时在子模块电容电压均衡控制的过程中避免软件排序算法的使用，减轻控制系统的负担。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种模块化多电平变换器的控制方法，包括：

S1：对桥臂上的所有子模块按顺序进行标号；

S2：对各个所述子模块的电容电压进行测量，得到各个所述子模块对应的电容电压；对所述子模块所在桥臂上的电流进行测量得到桥臂电流；其中，所述桥臂电流的正方向为投入子模块的充电方向；所述桥臂电流的负方向为投入子模块的放电方向；

S3：经同步信号触发后将所有所述子模块的电容电压转换为一组脉冲宽度可变的方波信号；所述方波信号的脉冲宽度与所述子模块的电容电压成正比或反比；

S4：按照所述方波信号的上升沿或下降沿到达的时间先后顺序，记录各个所述方波信号对应的子模块标号，得到标号序列Q_seq；

S5：基于所述桥臂电流的方向，按照所述标号序列Q_seq将预先生成的驱动信号队列Q_d中的驱动信号分配给各个所述子模块以得到桥臂驱动信号，从而实现均压控制；

其中，所述桥臂电流的正方向为投入子模块的充电方向；所述桥臂电流的负方向为投入子模块的放电方向。

在其中一个实施例中，所述S4包括：

S41：若所述方波信号上升沿同步，则根据所述方波信号下降沿到达的时间先后顺序记录对应子模块的标号得到所述标号序列Q_seq；