[发明专利]一种适用于高电平MMC的子模块电容电压分层的均压控制方法

权利要求书

1.一种适用于高电平MMC的子模块电容电压分层的均压控制方法，所述方法包括下列步骤：

步骤1：遍历桥臂所有子模块的电容电压，得到电容电压的最大值和最小值，根据电容电压的最大值和最小值确定电压分层容器，所述电压分层容器层与层之间的电压间隔相等，将所有子模块放入等电压间隔的电压分层容器内；

步骤2：当任一个投入子模块的电容电压变化值小于所述容器的电压间隔，则不重新分层；当任一个投入子模块的电容电压变化值大于所述容器的电压间隔，则重新分层；

步骤3：根据电容电压大小将子模块放入分层容器的对应层，根据桥臂电流方向和桥臂需投子模块总个数进行优化排序，确定需要投入的子模块，将需要投入子模块的上IGBT触发脉冲设置为1，下IGBT触发脉冲设置为0。

2.根据权利要求1所述的均压控制方法，其中步骤1中，包括

步骤1.1：电压分层容器的确定

遍历所有子模块的电容电压，取得子模块电容电压的最大值U_max和最小值U_min，将所有子模块电容电压分成M层，每层高度为Δv：

Δv=Umax-UminM---(1)]]>

每个分层区间作为一个容器，对于第i个容器，其电压上下限记做U_max,i和U_min,i，

Umin,i=Umin+(i-1)*ΔvUmax,i=Umin+i*Δv---(2)]]>

如果当前桥臂需要投入子模块的个数为n_arm，基于最近电平逼近调制的MMC系统的桥臂投入子模块个数n_arm用下式计算获得，

其中，U_mj表示a、b、c三相的调制波，j＝a，b，c，N为每个桥臂子模块的总个数，round(x)为向下取整函数，U_cref为子模块电容电压额定值；

第i个容器用来放置电容电压介于U_max,i和U_min,i之间的子模块，设每个容器内子模块的个数为n_layer1、n_layer2、…、n_layerM；n_arm和n_layer1、n_layer2、…、n_layerM之间存在如下式的关系：

Σi=1knlayeri<narm≤Σi=1k+1nlayeri---(4)]]>

将容器1到容器k中的子模块全部投入，并将第k+1个容器所有子模块视为具有同等优先级别，任意取n_rest个子模块投入即可，其中n_rest的取值为：

nrest=narm-Σi=1knlayeri---(5)]]>

步骤1.2：子模块电压容器分层数M的确定

子模块电压容器的分层数M依排序算法的时间复杂度和均压控制效果决定，

步骤1.2.1时间复杂度的确定

对于N+1电平的MMC系统，用T₁(N)表示采用冒泡排序法对每个桥臂子模块电容电压进行排序的时间复杂度，

T1(N)=N(N-1)2---(6)]]>

对应的时间复杂度T₂(N)为：

T₂(N)=2N+M*N=(M+2)N    (7)

分层数M的选择应满足T₂(N)<T₁(N)，即M应满足：

M<N-52---(8)]]>

步骤1.2.2均压控制效果的确定

采用子模块电容电压偏离额定值U_cref的最大值作为衡量均压效果的指标，所述额定值U_cref为MMC系统稳定时，子模块电容电压充放电运行的额定值；

采用冒泡排序法，子模块电容电压允许偏差量为k％，

|Uci-Ucref|Ucref≤k%---(9)]]>

其中，U_ci为第i个子模块的电容电压，电压波动量不能超过(k+Δk)％，子模块电压容器分层数M的取值满足

Umax-UminM*Ucref≤Δk%---(10)]]>

考虑U_max与U_min的最极端情况，即：

Umax=Ucref*(1+k%)Umin=Ucref*(1-k%)---(11)]]>

将式(11)带入式(10)，得到：

Ucref(1+k%)-Ucref(1-k%)M*Ucref=2*k%M≤Δk%---(12)]]>

子模块电压容器分层数M满足：

2*k%Δk%≤M<N-52---(13).]]>