波信号C2产生的控制信号作为与序号为D2的虚拟 荷电状态所对应的电动汽车所在子模块的驱动信号；以三角载波信号C3产生的控制信号作 为与序号为D3的虚拟荷电状态所对应的电动汽车所在子模块的驱动信号；……；以三角载 波信号Cn产生的控制信号作为与序号为Dn的虚拟荷电状态所对应的电动汽车所在子模块 的驱动信号。
[0026]本发明基于MMC的规模化电动汽车集群系统的控制方法的特点也在于，按如下方 法控制电动汽车所在子模块的投入或切除:若调制波信号大于载波信号，对应于所述载波 信号的电动汽车子模块被投入;否则电动汽车所在子模块被切除；
[0027]本发明基于MMC的规模化电动汽车集群系统的控制方法的特点也在于:通过设置 桥臂单元冗余子模块数量增加所述基于MMC的规模化电动汽车集群系统的冗余度和可靠 性，保证所述系统的三相功率平衡;所述冗余子模块按如下方法进行设置:根据电动汽车直 流充电接口电压和交流系统电压等级按如下式(2)计算获得所述桥臂单元最少充电接口数 q：
[0029] 式(2)中，Ug表示检测获得的交流侧电网线电压幅值，Um表示设定的电动汽车充电 接口额定电压，m表示调制度，m的取值范围为0~1，可以取为0.8;设置桥臂单元冗余子模块 数量的冗余度为10%，则桥臂单元子模块数量X为:x=qX(1+10%)。
[0030] 本发明基于MMC的规模化电动汽车集群系统的控制方法的特点也在于:所述Η桥模 块的控制方式为：
[0031] 令Η桥模块的调制波信号为Vhref，则Vhref-Vrefa-ΣVev
[0032] 其中：Σνβν为检测获得的桥臂单元中有电动汽车投入的所有子模块的电压之和； 所述Η桥模块的载波信号为三角波；
[0033]若Η桥模块调制波信号大于Η桥模块载波信号，则Η桥模块中全控功率开关SH1和全 控功率开关SH3导通，全控功率开关SH2和全控功率开关SH4关断；
[0034]若Η桥模块调制波信号小于Η模块桥载波信号，则Η桥模块中全控功率开关SH2和全 控功率开关SH4导通，全控功率开关SH1和全控功率开关SH3关断。
[0035] 与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0036] 1、本发明基于MMC的规模化电动汽车集群系统具有集成程度高、模块化程度高、效 率高、谐波畸变小、开关损耗低，容错能力强、各相桥臂内子模块可实现独立控制等硬件特 点。
[0037] 2、本发明基于MMC的规模化电动汽车集群系统充放电功率分配方法可以实现既满 足用户需求又可以利用电动汽车为电网提供稳定频率、支撑电压、消峰填谷等辅助服务功 能。
[0038] 3、本发明只是进行桥臂单元内子模块投入时间的重新分配，并不影响各个桥臂对 外的输出，因此控制简单可以直接利用成熟的逆变器控制方法。
[0039] 4、本发明保证基于MMC的规模化电动汽车集群系统输出的三相功率平衡，不仅为 电动汽车提供了灵活的充放电控制需求，同时保证了其输出的电能质量，为规模化电动汽 车与电网之间提供了友好、弹性的接口。
[0040] 表1为本发明中一种充电实施例下，其中Α相上桥臂5台电动汽车初始荷电状态 S0CQij值及预期放电时间
[0041] 表2为本发明中一种放电实施例下，其中A相上桥臂5台电动汽车初始荷电状态 S0CQij值及预期充电时间
【附图说明】
[0042] 图1为本发明中MMC的规模化电动汽车集群系统拓扑图；
[0043]图la为本发明中子模块的结构图；
[0044] 图lb为本发明中Η桥模块的结构图；
[0045] 图2a为本发明中MMC的规模化电动汽车集群系统控制框图；
[0046] 图2b为本发明中电流控制器的结构；
[0047] 图3为本发明中充放电功率差异化控制流程图；
[0048] 图4为本发明中载波信号分配示意图；
[0049] 图5为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车充电时实时荷电状态S0C曲线；
[0050] 图6为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车充电时虚拟荷电状态ν-SOC曲线；
[0051] 图7为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车充电时平均功率曲线；
[0052]图8为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车放电时实时荷电状态S0C曲线； [0053]图9为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车放电时虚拟荷电状态V-S0C曲线； [0054]图10为本发明仿真形式下A相上桥臂5台电动汽车放电时平均功率曲线；
[0055] 图11为本发明仿真形式下充电状态下交流电网侧的输出电流波形；
[0056] 图12为本发明仿真形式下放电状态下交流电网侧的输出电流波形；
【具体实施方式】
[0057] 参见图1，本实施例中基于MMC的规模化电动汽车集群系统的结构形式是:三个相 单元分别经过LC滤波器连接到交流侧电网，相单元由上下两个桥臂单元构成，桥臂单元由 一个电抗器La、一个!1桥模块和η个相同的子模块串联组成;参见图la，本实施例中Η桥模块 是由四个带有反并联二极管的全控功率器件3!11、5!12、5!13、5!14和电容器(：组成，其中全控功 率器件SH1和全控功率器件SH2的集电极相连接于直流电源正极，全控功率器件SH3和全控 功率器件SH4的发射极相连接于直流电源负极，全控功率器件SH1发射极与全控功率器件 SH3集电极相连并连接在电容器C的一端作为Η桥模块的正端子，全控功率器件SH2发射极与 全控功率器件SH4集电极相连并连接在电容器C的另一端作为Η桥模块的负端子;Η桥模块以 全控功率器件的栅极接受来自外部设备的驱动信号，实现通断;参见图lb，本实施例中子模 块是由带有反并联二极管的全控功率器件S1、S2和一个电动汽车直流充电接口组成;其中， 全控功率器件S1的集电极与电动汽车直流充电接口的正极相连，全控功率器件S1的发射极 与全控功率器件S2的集电极相连作为子模块的正端子，全控功率器件S2的发射极与电动汽 车直流充电接口的负极相连作为子模块的负端子，全控功率器件S1和S2的栅极分别接受来 自外部设备的外部驱动信号作为子模块驱动信号，实现子模块通断;全控功率器件S1和S2 的外部驱动信号互补;子模块的工作方式为：
[0058]控制全控功率器件S1为导通、全控功率器件S2为关断，电动汽车被接入桥臂，实现 电动汽车的投入;控制全控功率器件S1为关断、全控功率器件S2为导通，电动汽车从桥臂被 旁路，实现电动汽车的切除。
[0059] 通过控制每个桥臂单元中子模块的工作方式，可以控制电动汽车投入和切除的数 量，实现对桥臂单元输出电压的控制;子模块驱动信号是根据载波分配调制策略对每个子 模块进行SPWM调制获得。
[0060] 本实施例子模块驱动信号是按如下方式根据载波分配调制策略对每个子模块进 行SPWM调制获得：
[0061] (1)如图2a所示，按如下方式获得各桥臂单元的调制波信号Vrefa
[0062 ]对规模化电动汽车集群系统的交流侧电网的并网电流iab。进行采样，根据Park变 换理论，将采样获得的并网电流iab。变换成以电网电压矢量定向的同步旋转坐标下的直轴 分量和交轴分量，直轴分量即为有功电流id，交轴分量即为无功电流iq;通过锁相环PLL获得 电网电压的矢量角P;如图2b所示，将有功电流id和无功电流iq分别与设定的有功电流给定 值idref和无功电流给定值iqref进行比较，得到的差值分别经PI调节器形成变换器输出电压 直轴指令值Vdrrf和交轴指令值Vqrrf，其中，有功电流给定值idrrf由功率外环获得，为实现单 位功率因数将无功电流给定值iqre3f设置为零;基于MMC的规模化电动汽车集群系统采用载 波分配调制策略进行SPWM控制，将电压直轴指令值Vdref和交轴指令值Vqref经过反PARK变换， 得到各桥臂单元的调制波信号VrA。
[0063] (2)在载波分配调制策略中采用按如下方式产生三角载波信号：
[0064] 设定规模化电动汽车集群系统中每个桥臂单元同时连接有η台电动汽车，则对应 设置η个层叠的三角载波信号从底层到顶层依次为(：1，02,03，-_，〇1，各三角载波信号的峰 峰值均为1/η，上层与下层相邻的三角波间隔1/η，各三角载波信号产生的SPWM控制信号与 各电动汽车一一对应，用于控制对应电动汽车的充放电状态及充放电功率大小。
[0065] 本实施例中基于MMC的规模化电动汽车集群系统的控制方法是:根据接入基于MMC 的规模化电动汽车集群系统中的电动汽车的初始荷电状态S0CQij、用户设定停留时间tij以 及期望荷电状态SOCij，在基于MMC的规模化电动汽车集群系统的充电/放电状态下采用载波 分配调制策略实现个体电动车充电/放电功率差异化控制。
[0066] 如图3所示，本实施例中个体电动车放电功率差异化控制按如下步骤进行：
[0067]步骤1、通过电动汽车的能量管理系统，获得各电动汽车的初始荷电状态S0CQij、用 户设定停留时间tij和期望荷电状态SOCij，按