[发明专利]模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在某一时刻t，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算下一时刻t+T_s上下桥臂需要开通子模块的数量；

步骤2：根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；

步骤3：建立不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，计算桥臂内部电流的参考值；

步骤4：构建代价方程，计算上下桥臂开通数量不同的子模块时对应的代价方程值；

步骤5：利用代价方程值最小时对应的上下桥臂开通子模块的数量值，选择对应的子模块作为投入子模块；并发布触发指令控制投入子模块以及其余子模块的开断；

步骤6：每隔采样时间T_s，重复步骤1至步骤5；当模块化多电平变流器关闭时，结束。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：

根据模块化多电平变流器，即MMC，的相电压参考值分别计算上下桥臂需要开通子模块的数量；计算公式如下：

式中，表示在t+T_s时刻MMC相电压的参考值，下标j＝a,b,c，表示对应的相序，表示上桥臂开通子模块数量，表示下桥臂开通子模块数量，V_dc表示输入的直流电压，表示子模块电压参考值，T_s为采样间隔，round()表示四舍五入取整函数。

3.根据权利要求2所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：

当上桥臂的电流i_pj(t)方向为正，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列；

当下桥臂的电流i_nj(t)方向为正，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列；

当上桥臂的电流i_pj(t)方向为负，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；

当下桥臂的电流i_nj(t)方向为负，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；

其中，排列后上桥臂的第i个子模块电压值记为：V_cpj(i)；排列后下桥臂的第i个子模块电压值记为：V_cnj(i)；将上桥臂重新排列后的子模块的序号存入数组index_pj(i)，将下桥臂重新排列后的子模块的序号存入数组index_nj(i)，其中i的范围为[1,2,…,N]，N为各相的上/下桥臂拥有的子模块数量。

4.根据权利要求3所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1：构建不同补偿电平下桥臂内部电流的预测方程，方程式如下：

式中：i_diffj(t)表示t时刻的桥臂内部电流，i_diffj(t+T_s)表示所预测的t+T_s时刻的桥臂内部电流，下标diffj 表示j相的桥臂内部电流，j＝a,b,c，L_b表示上/下桥臂的电感值，R_b表示上/下桥臂的电阻值，k表示补偿电平数，且k的取值范围如下：

步骤3.2：计算桥臂电流的参考值，计算公式如下：

式中：表示t+T_s时刻的桥臂内部电流参考值，u_sj(t)表示交流侧相电压，i_j(t)表示交流侧相电流，j＝a,b,c表示相序，R表示交流侧线路电阻，L表示交流侧线路电感，λ_E表示误差反馈权重因子，ΔE为桥臂能量误差。

5.根据权利要求4所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：构建如下的代价方程：

计算k取不同值时代价方程J_z的值，表示t+T_s时刻的桥臂内部电流参考值。

6.根据权利要求5所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所述步骤5包括：

比较各个取值k对应的代价方程值J_z，选取J_z值最小时的k值，将index_pj(i)数组中对应的子模块作为上桥臂的投入的子模块；

将index_nj(i)数组中对应序号的子模块作为下桥臂的投入的子模块；

对被选择的投入的子模块，给出上开关管导通、下开关管关断的触发指令；对其余子模块，给出上开关管关断、下开关管导通的触发指令。