[发明专利]一种六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法及抑制方法

权利要求书

1.一种六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，对六角形模块化多电平交-交变换器建模，通过功率守恒定律以及电容的伏安特性，得到子模块电容电压表达式；所述子模块为H桥结构，电力电子开关器件构成桥臂，电容跨接在桥臂之间；

步骤2：引入中性点电压和环流，存在中性点电压和环流的条件下更新子模块电容电压表达式；

步骤3，分析步骤2得到的更新子模块电容电压表达式，得到能够抑制电容电压纹波的中性点电压和环流需要满足的技术条件。

2.根据权利要求1所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于，步骤1中所述子模块电容电压表达式为：

其中，

式中，n为支路序号，u_c，n为支路n中子模块的电容电压，为平均功率电压分量，为频率为2f₁的电容电压分量，为频率为2f₂的电容电压分量，为频率为f₁-f₂的电容电压分量，为频率为f₁+f₂的电容电压分量；C为电容值，N为子模块数量，U_c为电容电压额定值，P₁、Q₁为输入侧有功、无功功率，P₂、Q₂为输出侧有功、无功功率，为输入相电压和电流的幅值，为输出相电压和电流的幅值，ω₁和ω₂是角频率，和是功率因数角，ψ代表相位差。

3.根据权利要求2所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于：步骤2中所述的存在中性点电压和环流的条件下更新子模块电容电压表达式为：

式中，u′_c，n为更新的子模块电容电压，为存在中性点电压和环流的条件下平均功率电压分量，为存在中性点电压和环流的条件下新增的频率为f₁、f₂的电容电压分量，V_st为中性点电压，I_cir为环流。

4.根据权利要求1所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于，步骤3中所述的能够抑制电容电压纹波的中性点电压和环流需要满足的技术条件是：其中Q₁为输入侧无功功率，Q₂为输出侧无功功率。

5.根据权利要求1所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤4，以变换器开关损耗最小为目标计算中性点电压和环流。

6.根据权利要求5所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于，所述变换器开关损耗表达式为：P_SW(|I_cir|)，其中，

式中，P_SW为所述变换器的开关损耗，N为子模块数量，为输入相电压和电流的幅值，为输出相电压和电流的幅值，I_cir为环流，Q₁为输入侧无功功率，Q₂为输出侧无功功率。

7.根据权利要求5所述的六角形模块化多电平交-交变换器的电容电压波动分析方法，其特征在于，变换器开关损耗最小时，中性点电压和环流分别为：

式中：“+”对应Q₁＞Q₂，“-”对应Q₁＜Q₂，V_st为中性点电压，I_cir为环流，为输入相电压和电流的幅值，为输出相电压和电流的幅值，Q₁为输入侧无功功率，Q₂为输出侧无功功率。