优化的mmc子模块电容电压均衡控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，属于电力系统技术领 域。
【背景技术】
[0002] 鉴于现有传统多电平变换器在较高应用电压等级、有功功率传输场合等方面存在 的不足，模块化多电平技术（MMC)W其独特的结构和技术优势正成为高压多电平领域的研 究热点。与传统多电平变换器相比，其继承了传统级联式拓扑在器件数量、模块化结构方面 的优势，适用于交流输出频率恒定、对电压和功率等级要求极高的有功功率变换场合，MMC 具有许多适用于高压大功率应用场合的结构和输出特征。
[0003] 实际工程中，传统子模块均压环节通常选用将子模块电容电压排序后根据桥臂电 流方向选择投入或者切除相应子模块的策略，其控制目标为：在任何时刻都能够保持各个 子模块电压偏差最小。但其具有两个缺点：1、该方法需要将整个桥臂所有子模块电压全部 重新排序，当桥臂子模块数量较多时，该方法计算量很大，非常耗时。2、运种方法没有考虑 子模块原先的通断状态，只是通过频繁投切每个子模块，最大限度的减小每个子模块的电 压偏差，所W其会造成很高的IGBT投切损耗。
【发明内容】
[0004] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种优化的MMC子模块电容 电压均衡控制方法。
[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于，构架在采用最近电 平逼近调制策略的模块化多电平换流器上；（WA相为例进行介绍，BC两相步骤与A相相 同）包括W下步骤：
[0007] 步骤1)分别检测出上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的 子模块数，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数均不为0,则执行 步骤2)到步骤5)，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数有一个为 0,则执行特殊处理；
[0008] 步骤2)分别获取上桥臂、下桥臂已经投入的子模块和未投入的各子模块电压瞬 时值，对上桥臂、下桥臂已经投入的子模块电压和未投入的子模块电压分别进行排序，形成 四个子模块序列；
[0009] 步骤3)对运四个子模块序列进行处理，重新得到八组新的准备用于投入或者切 除的子模块序列；
[0010] 步骤4)根据本次步长时的调制波电压计算出本次步长上下桥臂分别应投入的子 模块数，再根据上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数计算 出本次步长相对上次步长需要多投入或多切除的子模块数量；
[0011] 步骤5)根据桥臂电流方向W及优化过的投切策略从八组新的子模块序列中决定 需要投入或切除的具体子模块编号，进行投入或者切除；
[0012] 步骤6)对于上桥臂、下桥臂上一步长已投入的子模块数是零或未投入的子模块 数是零的时候进行特殊处理。
[0013] 步骤1)中，分别检测出上一个步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投 入的子模块数是指检测出上桥臂已经投入的子模块数rv和未投入的子模块数nP。，下桥臂 已经投入的子模块数rv和未投入的子模块数n。"。
[0014] 步骤2)中，形成四个排序过的子模块序列分别为上桥臂已投入的子模块序列Xpy 和未投入的子模块序列Xp"，下桥臂已投入的子模块序列和未投入的子模块序列X。"。
[0015] 步骤3)中，重新得到八组准备用于投入或者切除的子模块序列是指：
[0016](1)将Xpy中电压最高的子模块取出，放进XP冲，重新排序，最终形成序列Xpgi。； 阳017] 似将Xpy中电压最低的子模块取出，放进XP冲，重新排序，最终形成序列Xpdi。；
[001引 做将中电压最高的子模块取出，放进X。冲，重新排序，最终形成序列X。,1。； 阳019] (4)将Xm中电压最低的子模块取出，放进X。冲，重新排序，最终形成序列X"di。；
[0020] 妨将Xp冲电压最高的子模块取出，放进XPY中，重新排序，最终形成序列Xpg。。,； 阳02U (6)将Xp冲电压最低的子模块取出，放进XPY中，重新排序，最终形成序列XPdDUt; 阳0巧 （7)将X。冲电压最高的子模块取出，放进XM中，重新排序，最终形成序列X。,。。,； 阳02引 做将X。冲电压最低的子模块取出，放进XM中，重新排序，最终形成序列X"d。。,。
[0024] 步骤4)中，
[0025] 上桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式
计算，式中n。。 表示本次步长中上桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数，N表示上下桥臂总 的投入的子模块数，Uw表示调制波瞬时电压，U。表示子模块电容电压；
[00%] 下桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式
：计算，式中 Hd。?表示本次步长中下桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数；
[0027] 则本次上下桥臂应该投入或者切除几个子模块用rv和nd。?与上次步长中上下 桥臂已经投入的子模块数量和未投入的子模块数量进行对比即可得出：（1)如果nup-rv= 111(111〉0)，表明上桥臂需要投入111个子模块；（2)如果11。。-1^=111(111<0)，表明上桥臂需要切除 m个子模块；做如果rv-rv=0,表明上桥臂不需要投入或者切除子模块，则本步长对阀 发送的触发脉冲与上一步长相同；下桥臂与上桥臂同理；在（1) (2)两种情况下再执行后续 步骤5)，在（3)情况下，则等待下一个步长到来时返回步骤1)。
[00測步骤W中，投切策略是指：
[0029] (1)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpy中切除 一个电压最高的子模块，同时从Xpgi。中选取电压最低的m+1个子模块投入（由于在从Xpy中 切除子模块之前，Xpgm就已形成，所W如果检测到XPgm中需要投入的子模块包含XPY中准备 切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作）；
[0030] 似当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpy中切除一个 电压最低的子模块，同时从Xpdi。中选取电压最高的m+1个子模块投入（由于在从Xpy中切除 子模块之前，Xpdm就已形成，所W如果检测到XPdm中需要投入的子模块包含XPY中准备切除 的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作）；
[00川 做当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从中切除 一个电压最高的子模块，同时从中选取电压最低的m+1个子模块投入（由于在从X。,中 切除子模块之前，就已形成，所W如果检测到X。,1。中需要投入的子模块包含X中准备 切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作）；
[0032] (4)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从中切除一个 电压最低的子模块，同时从、di。中选取电压最高的m+1个子模块投入（由于在从X。,中切除 子模块之前，就已形成，所W如果检测到X 中需要投入的子模块包含XW中准备切除 的那个子模块，则对于该子模块不