[发明专利]提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法

说明书

本发明公开了一种提高全桥型模块化多电平变换器(full bridge modular multilevel converter,简称FBMMC)输出电平数的调制方法，FBMMC的每相上下桥臂都由全桥型全电压子模块和全桥型半电压子模块构成，对这两种子模块进行适当的投切，使得FBMMC交流输出的交流测电平数增多。本发明提高交流输出电平数，显著改善了最近电平逼近法的效果，显著降低了FBMMC输出电压的谐波含量。而且，本发明不会导致子模块电容电压偏移、桥臂电感电压尖峰、FBMMC直流侧电压波动等问题。

【技术领域】

本发明属于电力电子领域，涉及一种提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法。

【背景技术】

模块化多电平变换器具有高度模块化的电路，便于实现集成化设计，缩短项目周期，节约成本，具有广泛的应用前景。

为了实现交流侧多电平输出，必须采用特定的调制方法。模块化多电平变换器的调制方式对其性能有着关键性的影响。目前已有的调制技术主要分为两类：多载波PWM调制技术及最近电平调制技术。当模块数较低时通常采用开关频率较高的PWM调制技术，开关频率过高就意味着开关损耗过大，而最近电平调制策略不仅可以降低电力电子器件的开关频率和开关损耗，而且实现简单、动态响应较快。但当电平数较低时若使用最近电平调制技术则输出波形谐波含量高，波形较差。

目前已有的改进最近电平调制的文献如下：

[1]Lin L,Lin Y,He Z,et al.Improved Nearest-Level Modulation for aModular Multilevel Converter With a Lower SubmoduleNumber[J].IEEETransactions on Power Electronics,2016,31(8):5369-5377.

[2]Hu P,Jiang D.A Level-Increased Nearest Level Modulation Method forModular Multilevel Converters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2015,30(4):1836-1842.

文献[1]和[2]均在不改变模块数的情况下使上下桥臂的调制波形相位不同来提高调制波的输出电平数的办法，但该方法会导致子模块电压的平均值偏低，且电容电压波动较大，桥臂电感电压波动较大，直流母线电压波动等问题。因此需要更加适当的改进措施在不影响电容电压波动的情况下对提高输出电平数。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提出了一种提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法，通过对拓扑和调制策略的改进，提高了输出波形质量。

本发明采用以下技术方案：

一种提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法，其特征在于：全桥型模块化多电平变换器的每相上下桥臂均由N个(N为偶数)全桥型全电压子模块和1个全桥型半电压子模块构成，所述的全桥型全电压子模块和全桥型半电压子模块需要投切的数量根据以下方法计算：

当为奇数时，上下桥臂各投入1个全桥型半电压子模块，需要投入的全桥型全电压子模块的数量根据以下公式计算而得：

式中，

其中，ndown表示下桥臂投入全桥型全电压子模块数量，nup表示上桥臂投入全桥型全电压子模块数量，Us表示一相的调制信号，Uc表示全桥型全电压子模块电容的额定电压，N表示一个桥臂中全桥型全电压子模块的个数，round( )表示取整函数；