[发明专利]一种量化误差可控的少子模块MMC混合调制方法及装置

说明书

本发明公开了一种量化误差可控的少子模块模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的混合调制方法及装置，由于MMC系统在使用最近电平调制方法时，通过计算取整得到的桥臂子模块投入数量与实际应投入的子模块数量存在一种量化误差，所以提出一种量化误差可控的少子模块MMC的混合调制方法。MMC混合调制方法包括：为少子模块MMC系统在最近电平调制下设置一个量化误差err；计算MMC子模块投入数量的实际误差rerr；根据桥臂电流得到二极管钳位子模块的电容电压升降序；根据比较量化误差err与实际误差rerr控制MMC在最近电平逼近调制与载波移相调制之间进行实时切换。本发明能够在提高MMC输出波形质量的同时减少系统运行损耗，改善了中低压配电网下MMC的运行性能。

技术领域

本发明涉及一种量化误差可控的少子模块MMC的混合调制方法及装置，属于MMC调制技术领域。

背景技术

随着可再生能源发电容量及清洁能源占能源消费总量比重的不断增长，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)凭借其模块化、扩展性好、转换效率高等优点被广泛应用于高压直流输电，风电、光伏并网，孤岛供电等方面。此外，相比传统电平数不高的电压源换流器，由于MMC能增加输出电平数，从而降低输出侧谐波含量以及换流器的整体损耗，所以MMC也被广泛运用在中低压配电网下。

在中低压配电网中，调制方式对于MMC的运行性能起决定性作用，适用于MMC的调制方法众多，最常见的有最近电平逼近调制(nearest level modulation, NLM)和载波移相PWM调制(carrier phase-shifted pulse width modulation, CPS-PWM)。在中低压配电网下由于电压等级的降低，MMC子模块数量随之减少，采用NLM策略时输出电压的低次谐波含量较高，采用CPS-PWM策略虽能减少低次谐波含量，但整个系统需要附加复杂的环流抑制和电容均压控制算法，运行损耗较高。因此在中低压配电网下需要更灵活可靠的MMC调制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种量化误差可控的少子模块MMC的混合调制方法，根据对比err和rerr的大小对MMC的调制方式进行灵活切换，适用于少子模块下MMC系统，能够改善中低压配电网下MMC 输出波形质量。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提出了一种量化误差可控的少子模块MMC的混合调制方法，所述MMC混合调制方法包括如下步骤：

基于少子模块MMC系统，在最近电平调制下设置一个量化误差err；

获取少子模块MMC系统在最近电平调制下的实际误差rerr；

根据桥臂电流得到二极管钳位子模块的电容电压升降序；

比较err和rerr的大小控制MMC在最近电平逼近调制与载波移相调制之间进行实时切换；

根据电容电压升降序和切换的调制模式，分配驱动信号和各个二极管钳位子模块的对应关系，驱动MMC中各个子模块开关管的导通与关断。

进一步的，MMC的每个桥臂由N个二极管钳位子模块和桥臂电感L串联组成，其直流侧电压为U_dc，调制波为其中，下标j＝A,B,C，当j＝A 时，当j＝B时，当j＝C时，分别表示三相电压。

在MMC中，N+1电平调制波的表达式为：

其中，m为MMC的调制比，表示j相相位。

进一步的，MMC在最近电平逼近下的设置的量化误差err范围是：

其中，N为MMC每个桥臂上的二极管钳位子模块个数；