[发明专利]模块化多电平换流器的载波混合脉宽调制策略控制方法

说明书

本发明公开了模块化多电平换流器的载波混合脉宽调制策略控制方法，其包括以下步骤，通过与参考信号的比对得到MMC子模块触发脉冲信号；基于CCSC技术基础之上，对载波信号进行调整；所述参考信号的获取方法包括，MMC通过功率内环、电压外环以及环流抑制环得到各个桥臂上的参考电压；其次参考电压乘上比例系数后，与所提出的新型载波混合脉宽载波进行比较，得到脉冲信号。本发明根据载波的特点，通过对理论的仿真，在调制波为理想正弦波的情况下，相较于载波层叠技术，MMC子模块电容电压的纹波更小；相较于载波移相技术，MMC的开关频率更小，开关损耗更小。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是模块化多电平换流器的载波混合脉宽调制策略控制方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，电能的消耗在不断的增加，能源问题日渐突出，这促使着人们往更加清洁高效的可再生能源方向发展，但是例如风能，太阳能等再生能源一般地处偏远或需要占据较大地理空间，发展有着较大的局限性，因此如何将这些新能源通过稳定可靠的电路拓扑并网到输配电网络上成为了当今研究的重点课题。在众多的变换器中，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)因为具备高度模块化、开关频率地、输出谐波含量低等优点，尤其是在高压直流输电、可再生能源并网等领域已得到了国内外学术界的广泛关注。

调制技术作为MMC工作的基础，承担着将调制信号转化为子模块上IGBT 的开关信号的任务，直接影响变换器运行情况以及电容电压的平衡控制。目前，在已有的文献中MMC的调制方式主要有两种，即最近电平逼近调制(nearest level modulation，NLM)以及基于多载波的脉宽调制。在基于多载波的脉宽调制技术中，根据载波分布的形式又分为载波移相脉宽调制(carrier phase-shifted pulse width modulation，CPS-PWM)以及载波层叠脉宽调制(carrier level-shifted pulse width modulation，CLS-PWM)。最近电平逼近调制是通过计算每个时刻需投入的子模块数量来逼近调制波，比较适合子模块数量较大的场合。而基于多载波的脉宽调制技术在子模块数量较少的场景下，相较于最近电平逼近调制更具有优势。在使用载波移相调制时，各个子模块的触发脉冲接近且开关频率一致，因此功率分配对比基于多载波的脉宽调制方法更加均衡，子模块的电容电压纹波幅值更小。但由于载波幅值总大于或等于调制波幅值，因此相比于基于多载波的脉宽调制技术，载波移相调制的开关频率更大，开关损耗也大于基于多载波的脉宽调制的方法。在载波层叠调制技术中，针对子模块电容电压纹波，提出了多种改进的方法，其实质都是在不改变原有占空比的前提下，将不同子模块的触发脉冲进行更为均匀的重新分配，从而达到子模块电压均衡的效果。

在载波形式中现有的两种主流的形式上，开关频率和子模块电容电压有着比较明显的差异，两者呈现一种对立的局面，因此提出一种新型的载波形式，在这两种方法中研究一种方法权衡两种因素，为调制方法提出更多的参考和选择。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是，如何降低MMC子模块开关频率，减少子模块电容电压的纹波。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：模块化多电平换流器的载波混合脉宽调制策略控制方法，其包括以下步骤，

通过与参考信号的比对得到MMC子模块触发脉冲信号；

基于CCSC技术基础之上，对载波信号进行调整。

作为本发明所述模块化多电平换流器的载波混合脉宽调制策略控制方法的优选方案，其中：所述参考信号的获取方法包括，