[发明专利]应用于模块化多电平矩阵变换器的新型载波移相调制方法

说明书

本发明公开了应用于模块化多电平矩阵变换器的新型载波移相调制方法，主要针对传统载波移相调制在MMMC模块数为偶数时的缺陷而提出的新型载波移相调制。在传统载波移相调制策略的基础上，由原来1个控制信号与1条三角载波的调制改变为由1个控制信号和2条三角载波的调制，并且这2条三角载波的移相为T/(2k)，其中T为三角载波的周期，k为桥臂上H桥子模块数；然后对所得2条触发信号先进行求和；再进行sing符号运算；最后将所得的触发信号用来控制H桥子模块的4个IGBT，从而实现桥臂H桥子模块输出电压情况两两互异，以扩展桥臂H桥子模块总输出电平数。本发明方法能有效提高MMMC的输出电压、电流效果，且能在一定程度上减少桥臂上H桥子模块的使用。

技术领域

本发明涉及调制和电力电子技术领域，尤其涉及应用于模块化多电平矩阵变换器的新型载波移相调制方法。

背景技术

随着功率半导体和微控制器技术的不断发展，电力电子功率变换装置在电力系统中的应用越来越普遍。由于设备容量与电压等级的不断提高，电力电子变换器也在向高压大容量方向发展。德国学者Rainer Marquardt提出的模块化多电平变换器(ModularMultilevel Converter,MMC)引起了人们广泛关注。MMC易于模块化的设计和易于扩展的特点，特别适用于中/高电压电能变换的场合，主要进行DC-AC变换。为了实现AC-AC变换，通常采用两个背靠背MMC。为此，一种新型级联全桥AC-AC变换，即模块化多电平矩阵变换器(Modular Multilevel Matrix Converter,MMMC)应运而生。MMMC不仅承袭了传统矩阵变换器独特的拓扑结构，而且兼具模块化特点，易于实现高压大容量扩展，在大功率变压、变频方面具有独特的优势。

目前国内外对MMMC的研究还处于起步阶段，对于MMMC调制策略的研究文献更少，主要是因为MMMC多模块、多桥臂的结构，使得MMMC在运用复杂调制策略时更为复杂，难度更大。例如，发表在IEEE工业电子学会第27届年会的会议论文《A new family of matrixconverters》、2015年第5期《电工技术学报》中的论文《基于空间矢量调制的星形级联H桥SVG直流侧电压控制方法研究》等提出的空间矢量调制，在由n个H桥子模块(SM)组成的MMMC有3⁹ⁿ个可能的开关状态。故当桥臂串联模块数不多于2个时，此调制策略还可使用。但当串联模块数过多时，此种调制策略便难以运用。虽然也有学者对此调制策略做了一些优化，但模块数过多时，依然很复杂。因此，对于MMMC的调制策略，选择较为简单的载波移相调制策略较为合适。但是在选用载波移相调制策略时，目前大多是以模块数为奇数(如3模块、5模块、7模块等)为研究对象，这是因为在模块数为偶数时，传统载波移相调制策略会致使桥臂H桥子模块两两输出情况完全一致，使得桥臂H桥子模块不能被高效使用，从而使MMMC工作效率低下。

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。

鉴于上述现有存在H桥利用效率不高的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了应用于模块化多电平矩阵变换器的新型载波移相调制方法，能提高桥臂H桥子模块的使用效率，提升模块化多电平矩阵变换器的输出效果。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：在一条控制信号和一条三角载波调制的载波移相调制的基础上，增加一条新的三角载波；利用得到的两条三角载波分别和控制信号进行调制、获得两条初步调制信号；将得到的两条初步调制信号对应同类进行求和运算；对求和结果进行sing运算；利用sing运算所得调制信号作为H桥子模块中4个IGBT的触发信号。