[发明专利]一种适用于中间复用子模块的模块化多电平变换器的调制方法

说明书

本发明提供了一种基于中间子模块复用拓扑的新型载波移相调制方法。本发明是基于中间复用子模块的模块化多电平电路拓扑，可以使这种新型拓扑的工作状态与传统模块化多电平拓扑完全等效，但和传统拓扑相比，其每相可以减少一个子模块，有效降低成本并达到相同的功能，在柔性直流输电、配电网等的场合有较好的使用价值和经济效益。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种模块化多电平变换器的调制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)，如图1所示，具有模块化结构，易于扩展，设计灵活，在中高压领域具有十分广阔的应用前景。但为了实现在中高压领域中的应用，其需要较多子模块。发明人提出了中间复用子模块的MMC拓扑，其每相可减少一个子模块，如图2所示。

作为MMC核心技术之一，各种调制策略已被很多学者提出、完善。目前常见的应用于MMC拓扑的调制策略目前一般有如下几种调制策略：多电平阶梯波调制(包括阶梯波脉宽调制、消除特定次谐波调制和多电平电压空间矢量控制、最近电平逼近调制等)、移相脉宽调制技术(包括载波移相和脉冲移相等)，不同调制策略有不同特点，也有自身存在的优缺点。

其中，载波移相脉宽调制技术(CPS‐SPWM)是使用多个相隔一定相位的三角波与正弦调制波比较，进而产生SPWM波形；脉冲相移脉宽调制技术(PPS‐SPWM)则是先用一路三角波与正弦调制波比较得到一路SPWM波形，对该脉冲波形进行移相，得到各路驱动波形。其优点是用较低的开关频率实现较高的等效开关频率。

多电平阶梯波调制中，使用较多的是最近电平逼近调制(NLM)。相比移相脉宽调制技术，NLM的优点是不依赖于载波信号，无需控制脉冲的宽度，且易于实现，适用于电平很多的场合。

但在中间子模块复用的mmc电路，即图2所示的拓扑结构中，二者均不能直接应用。因此，为了实现图2所示的拓扑与图1所示的拓扑具有相同的功能，必须设计其适用的调制策略。

发明内容

本发明在于提出一种适用于中间子模块复用的模块化多电平变换器的调制方法，使中间子模块复用的模块化多电平变换器与普通模块化多电平变换器输出特性完全等效，又减少了器件个数，节约了成本。为此，本发明采用以下技术方案：

一种适用于中间复用子模块的模块化多电平变换器的调制方法，其特征在于，所述模块化多电平变换器是每相子模块个数为2N+1中间复用子模块的模块化多电平变换器，所述调制方法通过控制中间复用子模块和上、下桥臂模块的导通时序，使其与每相子模块个数为2N+2的传统模块化多电平变换器对外输出特性完全等效，N为奇数，所述调制方法包括：

(1)确保每个子模块中上、下开关功率器件导通角互补且不会同时导通；

(2)令中间复用子模块中上开关功率器件开始导电的相位角为0度，以2π为一周期；

(3)上桥臂中自上至下前个子模块的上开关功率器件开始导电的相位角依次相差且第一个子模块中上开关功率器件开始导电的相位角为上桥臂中第至第N个子模块的上开关功率器件开始导电的相位角依次相差且第个子模块中上开关功率器件开始导电的相位角为

(4)下桥臂中自上至下前个子模块的上开关功率器件开始导电的相位角依次相差且第一个子模块中上开关功率器件开始导电的相位角为下桥臂中第至第N个子模块的上开关功率器件开始导电的相位角依次相差且第个子模块中上开关功率器件开始导电的相位角为

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用或组合采用以下进一步的技术方案：

中间复用子模块的模块化多电平变换器是一种三相变换器，它的每一相包括2N+1个子模块和两个桥臂电感，其每相上、下桥臂各有N个子模块，另外一个子模块由上、下桥臂复用；所述子模块由两个自带反向二极管的功率开关器件和子模块电容C_N构成，并对外有三个接线端口。