式（1)计算获得各电动汽车的虚拟荷电状态V-SOCij：
[0068] V_S0Cij=(SOCij-SOC〇ij)/tij (1)
[0069] 其中i，j表示第i桥臂第j台电动汽车，即SOCoihtihSOCij和V-SOCij分别表达为第i 桥臂第j台电动汽车的初始荷电状态、用户设定停留时间、期望荷电状态以及虚拟荷电状 ??τ〇
[0070] 虚拟荷电状态v-soc大于零则说明电动汽车需要充电，虚拟荷电状态v-soc越大说 明电动汽车充电的需求越积极;虚拟荷电状态ν-soc小于零则说明电动汽车允许放电，虚拟 荷电状态v-soc越小说明电动汽车允许放电能力越大。
[0071] 步骤2、针对各电动汽车的虚拟荷电状态的大小定时进行升序排序，并按升序排序 设定虚拟荷电状态序号Dl. .Dn，在没有电动汽车退出时以5分钟为时间间隔定时进行升序 排序，在出现有电动汽车退出时随及进行升序排序;获得虚拟荷电状态序号D1、虚拟荷电状 态序号D2…虚拟荷电状态序号Dn的虚拟荷电状态序列。
[0072] 本实施例中虚拟荷电状态排序后载波产生驱动信号与电动汽车对应关系如图4所 示，为了简化说明以其中同桥臂任意5个子模块对应电动汽车编号为SMI，SM2，SM3，SM4， SM5，它们的虚拟荷电状态分别简化记为对应为V-S0C1，V-S0C2，V-S0C3，V-S0C4，V-S0C5并 且虚拟荷电状态值有如下关系V-S0C1<V-S0C2<V-S0C3<V-S0C4<V-S0C5,那么获得升序 排序序号为，01 = 1，02 = 2,03 = 3,04 = 4,05 = 5。图4中（8)为放电状态下的载波信号分配示 意图，图4中（b)为充电状态下的载波信号分配示意图，图4中（c)不同载波信号对应的驱动 脉冲。
[0073] 步骤3、当基于MMC的规模化电动汽车集群系统处于充电状态时，按如下方式调整 产生各电动车所在子模块驱动信号所对应的三角载波信号：
[0074] 将序号为Dl. .Dn的虚拟荷电状态与三角载波信号Cl，C2，C3，···，Cn-一对应。
[0075]以三角载波信号C1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；以三角载波信号C2产生的控制信号作为与序号为Dn-1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Dn-2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D1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。
[0076]如表1所示，分别设定A相上桥臂中5台电动汽车充电时的初始荷电状态值SOC0ij、 期望荷电状态SOCu和用户设定充电时间t^，并设定电动汽车接入都为00:00点。根据计算 得到的电动汽车虚拟荷电状态升序排序序号D1 = 1，D2 = 2，D3 = 3，D4 = 4，D5 = 5从小到大对 应于载波〇5,04,03,02，(：1;位于下层的载波信号产生的驱动信号对应驱动虚拟荷电状态大 的子模块，使其导通时间长，即充电时间长，平均充电功率大;位于上层载波信号产生的驱 动信号对应驱动虚拟荷电状态小的子模块，使其导通时间短，充电时间短，平均充电功率 小，最终实现平均充电功率按用户需求分配。
[0077] 仿真结果：图5所示为A相上桥臂5台电动汽车充电时实时荷电状态S0C曲线，5台电 动汽车初始荷电状态S0CQij和离开时间均不相同。由图5可见，EV2和EV4初始荷电状态SOC0a2 和S0CQa4为30%，其中EV2在0.68s时充电后荷电状态S0C升至60%，而EV4荷电状态S0C仅为 45%，EV2充电的速率大于EV4;图7中电动汽车充电功率曲线同样证明了这一点；图6中EV2 虚拟荷电状态V-S0Ca2大于EV4虚拟荷电状态V-S0Ca4,验证了虚拟荷电状态V-S0C概念的正 确性。EV1和EV5停留时间相同，但是EV1初始荷电状态S0CQaA35%，EV5初始荷电状态SOC0a5 为26%，由此EV1所需充电量小于EV5，EV1充电速率小于EV5;图6和图7的仿真结果与理论一 致。t= 0.68s时EV2退出系统，此后没有额外电动汽车重新接入系统，系统仍可以正常给电 动汽车充电，验证了系统具有很好的冗余性和可靠性。
[0078] 当基于MMC的规模化电动汽车集群系统处于放电状态时，按如下方式调整产生各 电动车所在子模块驱动信号所对应的三角载波信号：
[0079] 将序号为D1. .Dn的虚拟荷电状态和三角载波信号Cl，C2，C3，···，Cn-一对应，
[0080]以三角载波信号C1产生的控制信号作为与序号为D1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。
[0081 ]如表2所示，设定A相上桥臂中5台电动汽车放电时的初始荷电状态S0CQij值和用户 设定充电时间，并设定电动汽车接入时间都为6:00。根据计算得到的电动汽车虚拟荷电状 态V-S0C升序排序序号D1 = 1，D2 = 2，D3 = 3，D4 = 4，D5 = 5从小到大对应于载波Cl，C2，C3， C4，C5;位于上层的载波信号产生的驱动信号对应驱动虚拟荷电状态大的子模块，使其导通 时间短，即放电时间短，平均放电功率小;位于下层载波信号产生的驱动信号对应驱动虚拟 荷电状态小的子模块，使其导通时间长，放电时间长，平均放电功率大，最终实现平均放电 功率按需求分配。
[0082]仿真结果：图8所示为A相上桥臂5台电动汽车不同初始荷电状态SOCoij的放电荷电 状态S0C曲线，其中EV5和EV2初始荷电状态S0CQadPS0CQa2均为90%，在t= 0.4s时EV5的荷电 状态SOC下降到80%而EV2的荷电状态SOC才降到85%，说明EV5放电速率大于EV2,结果符合 预设定EV5停留时间比EV2短，EV5虚拟荷电状态V-S0CQa5小于EV2虚拟荷电状态V-S0CQa2的条 件，验证了系统拓扑结构和控制算法在放电状态的可靠性。EV5和EV4具有相同的放电时间， 但EV5初始荷电状态S0CQa5大于EV4初始荷电状态S0CQa4，S卩EV5允许放的电量大于EV4。从图9 和图10的结果中可以得出，EV5虚拟荷电状态V-S0Ca5小于EV4虚拟荷电状态V-S0Ca4，对应着 EV5平均放电功率大于EV4，结果表明该控制算法能够按照用户需求控制电动汽车放电速 率。
[0083] 本实施例中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。
[0084] 本实施例中通过设置桥臂单元冗余子模块数量增加基于MMC的规模化电动汽车集 群系统的冗余度和可靠性，保证系统的三相功率平衡;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)计算获得桥臂单元最少充 电接口数q:
[0086] 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%)。
[0087]本实施例中Η桥模块的控制方式为：
[0088]令Η桥模块的调制波信号为Vhref，则Vhref -Vrefa-ΣVev
[0089] 其中：Σν^ν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;Η 桥模块的载波信号为三角波；
[0090] 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；
[0091 ]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。
[0092] 图11和图12分别是充电和放电状态下，交流电网侧的输出电流波形，可以看出三 相电流幅值、频率相同，相位互差120°，三相电流时对称，默认大电网的电压对称，因此基于 MMC的规模化电动汽车集群系统三相功率平衡。
[0093] 本发明根据各个初始荷电状态S0CQij、用户设定停留时间tij和期望荷电状态 SOCij，计算虚拟荷电状态V-SOCij，按照虚拟荷电状态排序确定各个电动汽车对应的载波， 实现电汽车充放电功率按需分配的目的，同时，保证基于MMC的规模化电动汽车集群系统三 相输出功率的平衡。
[0094] 表 1
【主权项】
1. 基于MMC的规模化电动汽