[发明专利]模块化多电平直流变换器的循环调制方法、系统及介质

说明书

本发明公开一种模块化多电平直流变换器的循环调制方法、系统及介质，该方法包括：确定模块化多电平直流变换器中单个堆栈中运行子模块数N、调制系数K、各子模块上管的方波驱动脉冲的起始角度和占空比，N为大于等于1的正整数；以预设方式确定矩阵P_N×N；判断N和K的最大公约数是否等于1；若N和K的最大公约数不等于1，则以预设方式计算得到矩阵R；根据矩阵R中的组合次序控制堆栈中的子模块并循环；若N和K的最大公约数等于1，则根据矩阵P中的组合次序控制堆栈中的子模块并循环。本发明在传统循环调制方法中增加少量的开关序列即可使得传统循环调制下子模块电容电压无法自均衡的问题得到解决，扩展了传统循环调制的适用范围。

技术领域

本发明涉及多电平直流变换器控制技术领域，特别涉及一种模块化多电平直流变换器的循环调制方法、系统及介质。

背景技术

中/高压直流变换技术在轨道交通、船舰供电、柔性直流输配电系统等场合具有广泛的应用。在这些场合中，较高的直流电压等级不仅远超过商用半导体功率器件的额定值，而且对系统的绝缘要求和可靠性带来高的要求。

近几年，基于双有源桥DAB或LLC结构的各种模块化多电平直流变换器(MMDC)被提出。在MMDC中，面临的一个重要挑战是子模块电容电压平衡问题。因为只有当电容电压均分被保证，子模块中的开关器件才能被钳位在安全的电压水平。为了解决这个问题，实时排序算法被提出。然而，为了实现实时的子模块电容电压采样、存储和排序算法，中心控制器需要具有高算力。循环调制方案被开发用于MMDC，并且被发现子模块电容电压具有自平衡能力。这种自平衡能力可以使得控制算法的计算复杂度显著降低，在缩减成本的同时能够增强系统可靠性。然而，在一些情况下，这种自平衡能力丢失，从而限制了其灵活性。为此，互质标准被开发，从而指导MMDC的设计以避开无法实现电容电压自平衡的运行模式。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种模块化多电平直流变换器的循环调制方法、系统及介质，旨在解决传统循环调制被应用在模块化多电平直流变换器时在一些工况下无法使子模块电容电压自均衡的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种模块化多电平直流变换器的循环调制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S10，确定模块化多电平直流变换器中单个堆栈中运行子模块数N、调制系数K、各子模块上管的方波驱动脉冲的起始角度和占空比，其中，N为大于等于1的正整数；

步骤S20，以预设方式确定矩阵P_N×N；

步骤S30，判断N和K的最大公约数是否等于1；

步骤S40，若所述N和K的最大公约数不等于1，则以预设方式计算得到矩阵R；

步骤S50，根据所述矩阵R中的组合次序控制堆栈中的子模块并循环；

步骤S60，若所述N和K的最大公约数等于1，则根据矩阵P中的组合次序控制堆栈中的子模块并循环。

本发明进一步地技术方案是，设定所述模块化多电平直流变换器包括有两个堆栈：堆栈A和堆栈B，每个堆栈包括N个半子桥模块，N为大于等于1的正整数，堆栈A和堆栈B的输出电压记为v_STA和v_STB，所述步骤S10，确定模块化多电平直流变换器中单个堆栈中运行子模块数N、调制系数K、各子模块上管的方波驱动脉冲的起始角度和占空比的步骤包括：