[发明专利]一种载波移相脉宽调制方法及控制器、MMC级联系统

说明书

一种载波移相脉宽调制方法及控制器、MMC级联系统，能同时抑制内部环流谐波和输出电压谐波。该方法应用于两个MMC桥臂的拓扑，每个MMC桥臂包括两个半桥臂，每个半桥臂包括多个依次连接的子模块，该方法包括：根据每个半桥臂对应的子模块数目的奇偶性，确定满足输出电压谐波抑制条件的相间载波相位差和满足内部环流谐波抑制条件的半桥臂载波相位差，相间载波相位差用于表示不同MMC桥臂之间对应的载波相位差，半桥臂载波相位差用于表示同一MMC桥臂上不同半桥臂之间对应的载波相位差。之后，根据相间载波相位差和半桥臂载波相位差，确定各个子模块对应的载波初相位，以此生成各个子模块的载波信号并控制各个子模块运行，从而驱动各个MMC桥臂输出电压。

技术领域

本申请涉及输电工程技术领域，特别涉及一种载波移相脉宽调制方法及控制器、MMC级联系统。

背景技术

模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）具有易于拓展、可靠性高、高压接入性好和结构灵活等特点，已广泛应用于高压直流输电、柔性多端网络、直流配电网及船舶供电微网等多种领域。现有的MMC通常会采用载波脉宽调制（pulse widthmodulation，PWM）方法，但传统的载波脉宽调制方法无法同时抑制MMC内部环流谐波和输出电压中的开关次高频谐波，还需要配合增设散热装置以减少发热损耗，或者增设输出电压滤波装置以减小输出电压谐波造成的影响，因此增加了MMC的设计难度。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种载波移相脉宽调制方法及控制器、MMC级联系统，能够同时抑制内部环流谐波和输出电压中的开关次高频谐波，降低MMC的设计难度。

根据本申请的第一方面实施例的一种载波移相脉宽调制方法，所述方法应用于两个MMC桥臂的拓扑，每个MMC桥臂包括两个半桥臂，每个半桥臂包括多个依次连接的子模块，所述方法包括：

获取每个半桥臂对应的子模块数目；

根据所述子模块数目的奇偶性，确定满足输出电压谐波抑制条件的相间载波相位差以及满足内部环流谐波抑制条件的半桥臂载波相位差，所述相间载波相位差用于表示不同MMC桥臂之间对应的载波相位差，所述半桥臂载波相位差用于表示同一MMC桥臂上不同半桥臂之间对应的载波相位差；

根据所述相间载波相位差和所述半桥臂载波相位差，确定各个子模块对应的载波初相位；

按照各个子模块对应的载波初相位，生成各个子模块的载波信号；

基于各个子模块的载波信号控制各个子模块运行，以驱动各个MMC桥臂输出电压。

根据本申请实施例的一种载波移相脉宽调制方法，至少具有如下有益效果：

本申请实施例中，根据每个半桥臂上子模块数目的奇偶性，可以直接确定满足输出电压谐波抑制条件的相间载波相位差以及满足内部环流谐波抑制条件的半桥臂载波相位差。相间载波相位差表示不同MMC桥臂之间对应的载波相位差，半桥臂载波相位差用于表示同一MMC桥臂上不同半桥臂之间对应的载波相位差。调整合适的相间载波相位差，可以起到增加桥臂间输出电平数的作用，从而抑制输出电压谐波。同时，配合调整合适的半桥臂载波相位差，使得单个MMC桥臂在任一时刻投入的子模块数目恒为N，进而保证MMC内部环流谐波被抑制。可见，这样能够减低变压器、开关器件和桥臂电感的损耗，同时避免高输出电压谐波导致的震动发热现象，以及避免高内部环流谐波降低逆变器可用电流容量及利用率，有效延长了MMC使用寿命，增加了模块化多电平逆变器的稳压控制难度。

基于此，确定出各半桥臂上子模块对应的载波初相位，易于实现在线计算，可应用于任意工程现场。进一步的，根据各个子模块对应的载波初相位生成相应的载波信号，以驱动各子模块运行，从而仅需调整子模块的载波初相位即可实现同时抑制输出电压谐波和内部环流谐波的载波移相脉冲调制，降低了MMC的设计难度，并直接适用于既有的MMC，无需增加额外的控制环节、硬件成本和计算资源成本。