[发明专利]一种半电平MMC拓扑结构及其调制方法

权利要求书

1.一种半电平MMC拓扑结构，其特征在于，桥臂由N1个A型子模块与N2个B型子模块构成，N1+N2＝N；其中，

A型子模块为电容值为C，电容电压为Uc的半桥子模块；

B型子模块为由两个串联的半桥子模块构成，其中，该半桥子模块的电容值为2C，电容电压为Uc/2；B型子模块可输出0，Uc/2和Uc三种电平，为交流侧电压阶梯波提供半电平，以实现阶梯数量倍增，其中，Uc＝Udc/(N1+N2)，Udc为直流侧电压；

当桥臂上的N个子模块中包含N1个A型子模块和N2个B型子模块时，将它们等效为2N个电容电压为Uc/2的半桥子模块，其中，前2N1个半桥子模块两两成组，组内两个子模块的触发信号与电容电压均相同，称为A型等效子模块；后2N2个半桥子模块的触发信号与电容电压彼此独立，称为B型等效子模块；正常运行时桥臂上的电压测量模块会得到N1+2N2个电压信号，将前N1个电压测量值依次平分得到2N1个电压信号，与原本的2N2个电压信号共同构成了桥臂上2N个等效子模块的电容电压测量值；

所述MMC的上下桥臂需要投入的等效子模块数目Npj和Nnj分别为式(1)所示：

式中N为桥臂子模块总数，uvj*为j相电压参考值，其中j＝a，b，c；

设子模块触发信号的改变仅发生在Npj和Nnj发生变化的时刻，在Npj和Nnj恒定的时间段内，子模块触发信号保持不变；在a相上桥臂的工作情形下，设Npa为a相上桥臂需要投入的等效子模块个数，

当桥臂电流正向，即ism0时，将2N个等效子模块的电容电压由低到高排列构成序列X1；

当桥臂电流反向，即ism0时，将2N个等效子模块的电容电压由高到低排列构成序列X2；

根据序列中第Npa-1、Npa和第Npa+1个等效子模块的类别与电容电压大小关系，等效子模块的投入与切除被分为四种不同的工况。

2.一种应用根据权利要求1所述的半电平MMC拓扑结构的调制方法，其特征在于，包括：

当桥臂电流正向，即ism0时，四种工况运行如下：

工况1：当序列X1中第Npa个等效子模块为B型时，直接投入前Npa个等效子模块；

工况2：当序列X1中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa-1)时，直接投入前Npa个等效子模块；

工况3：当序列X1中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa+1)时，由于X(Npa)和X(Npa+1)属于同一个A型子模块，投入前Npa个等效子模块后，第Npa+1个也会一起投入；以维持前Npa-1个等效子模块优先投入为原则，当后2N-Npa个等效子模块中还存在B型等效子模块时，投入前Npa-1个等效子模块和后2N-Npa个中电容电压最小的B型等效子模块；

工况4：当序列X1中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa+1)时，如果后2N-Npa个中不存在B型等效子模块，投入前Npa+1个等效子模块，同时为保证相电压恒定，切除电容电压最大的B型等效子模块。

3.根据权利要求2所述的调制方法，其特征在于，进一步包括：

当桥臂电流反向(ism0)时，四种工况运行如下：

工况1：当序列X2中第Npa个等效子模块为B型时，直接投入前Npa个等效子模块；

工况2：当序列X2中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa-1)时，直接投入前Npa个等效子模块；

工况3：当序列X2中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa+1)时，若后2N-Npa个中还存在B型等效子模块，投入前Npa-1个等效子模块和后2N-Npa个中电容电压最大的B型等效子模块；

工况4：当序列X2中第Npa个等效子模块为A型并且满足X(Npa)＝X(Npa+1)时，若后2N-Npa个中不存在B型等效子模块，投入前Npa+1个等效子模块，同时切除电容电压最小的B型等效子模块。