[发明专利]一种模块化多电平变换器子模块电容最小化优化方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变换器子模块电容最小化优化方法，其特征在于，针对模块化多电平变换器，以其子模块的电容电压纹波v_cpp最小化为优化目标，设二次环流注入比为x，四次环流注入比为y，调制比为M，在-1≤x≤1，-1≤y≤1且0.5≤M≤1.15的约束条件下，选取最优的二次环流注入比x，四次环流注入比y和调制比M，使模块化多电平变换器子模块电容电压波动最小化；

所述方法包括如下步骤：

S1，设模块化多电平变换器子模块的电容电压交流分量v_c为：

式中，t₀为电容电压等于电容平均电压U_c的初始时刻，t为初始时刻t₀之后的任意时刻，取电容容值C等于1，直流母线电流I_d等于1，交流角频率ω等于1，初始时刻t₀等于0，进入S2；

S2，将最大调制比留取0.05的裕量，即调制比的约束条件变为0.5≤M≤1.1，取M＝0.5，x＝-1，y＝-1，得v_c(t,x,y,M)，计算其峰峰值v_cpp^*，并记下这组x,y,M的值，进入S3；

S3，把x+0.001赋值给x，得v_c(t,x,y,M)，计算其峰峰值v_cpp，进入S4；

S4，判断v_cpp是否小于v_cpp^*；

若v_cpp小于v_cpp^*，令v_cpp^*＝v_cpp，记下这组x,y,M的值，进入S5；

若v_cpp大于v_cpp^*，进入S5；

S5，判断x是否等于1；

若x不等于1，返回S3；

若x等于1，进入S6；

S6，判断y是否等于1；

若y不等于1，把y+0.001赋值给y，返回S3；

若y等于1，进入S7；

S7，判断M是否等于1.1；

若M不等于1.1，把M+0.01赋值给M，返回S3；

若M等于1.1，进入S8；

S8，取最后得到的一组x,y,M的值，即为最优的二次环流注入比x，四次环流注入比y和调制比M。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器子模块电容最小化优化方法，其特征在于，所述模块化多电平变换器，包括三个相单元，其中，每一个相单元均包括：上桥臂、下桥臂、上桥臂电感、下桥臂电感，所述上桥臂的正极端作为相单元的直流出线正极端，所述上桥臂的负极端与所述上桥臂电感的一端相连，所述上桥臂电感的另一端与所述下桥臂电感的一端相连，作为相单元的交流出线端，连接到电网，所述下桥臂电感的另一端与所述下桥臂的正极端相连，所述下桥臂的负极端作为相单元的直流出线负极端；三个相单元中的所述上桥臂和所述下桥臂均由子模块串联而成，所述子模块为半桥子模块或全桥子模块。

3.根据权利要求2所述的模块化多电平变换器子模块电容最小化优化方法，其特征在于，所述子模块的电容平均电压U_c与直流母线电压U_d的关系为：

U_d＝NU_c

式中，N为每个桥臂子模块个数；

子模块的桥臂电流由直流电流、交流相电流和环流组成；其中，a相上臂电流i_pa和下臂电流i_na为：

式中，I_d为直流母线电流，i_a＝I_msinωt为a相电流，I_m为相电流幅值，ω为电网角频率，t为时间；i_acir、i_bcir、i_ccir分别是a、b、c三相注入的环流：

式中，I₂为二次环流幅值，I₄为四次环流幅值。