基于不等式约束的辅助电容集中式全桥MMC自均压拓扑的制作方法

技术特征：

1.基于不等式约束的辅助电容集中式全桥MMC自均压拓扑，其特征在于：包括由A、B、C三相构成的全桥MMC模型，A、B、C三相每个桥臂分别由N个全桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成；包括由6N个IGBT模块，6N+7个箝位二极管，4个辅助电容C₁、C₂、C₃、C₄，2个辅助IGBT模块T₁、T₂构成的自均压辅助回路。

2.根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容集中式全桥MMC自均压拓扑，其特征在于：全桥MMC模型中，A相上桥臂的第1个子模块，其一个IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接，另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第2个子模块一个IGBT模块中点相连接；A相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~N-1，其一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连接，另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连接；A相上桥臂的第N个子模块，其一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块一个IGBT模块中点相连接，另一个IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器L₀与A相下桥臂的第1个全桥子模块一个IGBT模块中点相连接；A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~N-1，其一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连接，另一个IGBT模块中点向下与A相下桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连接；A相下桥臂的第N个子模块，其一个IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接，另一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块一个IGBT模块中点相连接；B相和C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致；在A、B、C相上下桥臂的第i个子模块的上下输出线之间分别并联有机械开关K_{au_i}，K_{al_i}，K_{bu_i}，K_{bl_i}，K_{cu_i}，K_{cl_i}，其中i的取值为1~N；上述连接关系构成的A、B、C三相地位一致。

3.根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容集中式全桥MMC自均压拓扑，其特征在于：自均压辅助回路中，辅助电容C₁与辅助电容C₂通过箝位二极管并联，辅助电容C₂正极连接辅助IGBT模块T₁，辅助电容C₁负极连接箝位二极管并入直流母线正极；辅助电容C₃与辅助电容C₄通过箝位二极管并联，辅助电容C₃负极连接辅助IGBT模块T₂，辅助电容C₄正极连接箝位二极管并入直流母线负极；箝位二极管，通过IGBT模块T_{au_1}连接A相上桥臂中第1个子模块电容C­_{au­_1}与辅助电容C₁正极；通过IGBT模块T_{au_i}、T_{au_i+1}连接A相上桥臂中第i个子模块电容C_{­au­_i}与第i+1个子模块电容C­_{au­_i+1}正极，其中i的取值为1～N-1；通过IGBT模块T_{au_N}、T_{al_1}连接A相上桥臂中第N个子模块电容C­_{au­_N}与A相下桥臂第1个子模块电容C­_{al­_1}正极；通过IGBT模块T_{al_i}、T_{al_i+1}连接A相下桥臂中第i个子模块电容C_{­al­_i}与A相下桥臂第i+1个子模块电容C­_{al­_i+1}正极，其中i的取值为1～N-1；通过IGBT模块T_{al_N}连接A相下桥臂中第N个子模块电容C_{­al_N}与辅助电容C₃正极；箝位二极管，通过IGBT模块T_{bu_1}连接B相上桥臂中第1个子模块电容C­_{bu­_1}与辅助电容C₂负极；通过IGBT模块T_{bu_i}、T_{bu_i+1}连接B相上桥臂中第i个子模块电容C­_{bu­_i}与第i+1个子模块电容C_{­bu­_i+1}负极，其中i的取值为1～N-1；通过IGBT模块T_{bu_N}、T_{bl_1}连接B相上桥臂中第N个子模块电容C­_{bu_N}与B相下桥臂第1个子模块电容C­_{bl­_1}负极；通过IGBT模块T_{bl_i}、T_{bl_i+1}连接B相下桥臂中第i个子模块电容C­_{bl­_i}与B相下桥臂第i+1个子模块电容C_{­bl­_i+1}负极，其中i的取值为1～N-1；通过IGBT模块T_{bl_N}连接B相下桥臂中第N个子模块电容C­_{bl­_N}与辅助电容C₄负极；C相箝位二极管的连接关系与A相或B相一致；上述A、B、C三相中6N个IGBT模块T_{au_i}、T_{al_i}、T_{bu_i}、T_{bl_i}、T_{cu_i}、T_{cl_i}，其中i的取值为1～N，6N+7个箝位二极管，4个辅助电容C₁、C₂、C₃、C₄及2个辅助IGBT模块T₁、T₂，共同构成自均压辅助回路。

4.根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容集中式全桥MMC自均压拓扑，其特征在于：正常情况时，自均压辅助回路中6N个IGBT模块T_{au_i}、T_{al_i}、T_{bu_i}、T_{bl_i}、T_{cu_i}、T_{cl_i}常闭，故障情况时，6N个IGBT模块T_{au_i}、T_{al_i}、T_{bu_i}、T_{bl_i}、T_{cu_i}、T_{cl_i}断开，其中i的取值为1～N；正常情况下，A相上桥臂第一个子模块电容C­_{au­_1}旁路时，此时辅助IGBT模块T₁断开，子模块电容C_{­au­_1}与辅助电容C₁通过箝位二极管并联；A相上桥臂第i个子模块电容C­_{au­_i}旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C­_{au­_i}与子模块电容C­_{au­_i-1}通过箝位二极管并联；A相下桥臂第一个子模块电容C­_{al_1}旁路时，子模块电容C­_{al­_1}通过箝位二极管、两个桥臂电抗器L₀与子模块电容C­_{au­_N}并联；A相下桥臂第i个子模块电容C_{­al_i}旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C_{­al­_i}与子模块电容C­_{al_i-1}通过箝位二极管并联；辅助IGBT模块T₂闭合时，辅助电容C₃通过箝位二极管与子模块电容C­_{al_N}并联；辅助IGBT模块T₁闭合时，辅助电容C₂与子模块电容C­_{bu­_1}通过箝位二极管并联；B相上桥臂第i个子模块电容C_{­bu­_i}旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C­_{bu­_i}与子模块电容C_{­bu­_i+1}通过箝位二极管并联；B相上桥臂第N个子模块电容C_{­bu_N}旁路时，子模块电容C_{­bu­_N}通过箝位二极管、两个桥臂电抗器L₀与子模块电容C_{­bl­_1}并联；B相下桥臂第i个子模块电容C_{­bl_i}旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C­_{bl­_i}与子模块电容C­_{bl_i+1}通过箝位二极管并联；B相下桥臂N个子模块电容C­_{bl_N}旁路时，子模块电容C­_{bl­_N}与辅助电容C­₄通过箝位二极管并联；其中辅助IGBT模块T₁的触发信号与A、C相上桥臂第一个子模块触发信号的“逻辑和”一致；辅助IGBT模块T₂的触发信号与B相下桥臂第N个子模块的触发信号一致；在直交流能量转换的过程中，各个子模块交替投入、旁路，辅助IGBT模块T₁、T₂交替闭合、关断，A相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下，满足下列约束，U_C­1≥U_{C­au_1}≥U_{C­au_2}…≥U_{C­au_N}≥U_{C­al_1}≥U_{C­al_2}…≥U_{C­al_N}≥U_C­3；B相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下，满足下列约束，U_C­2≤U_{C­bu_1}≤U_{C­bu_2}…≤U_{C­bu_N}≤U_{C­bl_1}≤U_{C­bl_2}…≤U_{C­bl_N}≤U_C­4；依靠着辅助电容C₁、C₂电压之间，辅助电容C₃、C₄电压之间的两个不等式约束，U_C­1≤U_C­2，U_C­3≥U_C­4，A、B相上下桥臂的4N个子模块电容，C_{au_i}、C_{al_i}、C_{bu_i}、C_{bl_i}，其中i取值为1～N，以及辅助电容C₁、C₂、C₃、C₄，电压处于自平衡状态，拓扑的A、B相间具备子模块电容电压自均衡能力；若拓扑中C相的构成形式与A相一致，则C、B相间电容电压的约束条件与A、B之间电容电压约束条件一致；若拓扑中C相的构成形式与B相一致，则A、C相间电容电压的约束条件与A、B之间电容电压约束条件一致，拓扑具备子模块电容电压自均衡能力。