基于投切状态矩阵分组轮换的MMC电容电压均衡控制方法

技术特征：
1.一种基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1：针对n 1的mmc电容电压自平衡需要投切状态矩阵满秩，所选择的投切状态矩阵s
n
需要满足以下条件：1)将矩阵s
n
中各行按照所对应的上桥臂投入子模块的个数划分为n 1个分块矩阵，即n为单桥臂子模块个数，为当0＜i＜n时，的行数为2n-1，且的秩等于2n-1，称为i电平的投切状态矩阵，中的每一行行向量被称为投切状态向量；2)相邻两个子矩阵和构成的矩阵的秩等于2n；步骤2：基于步骤1所述投切状态矩阵需要满足投切状态矩阵满秩的条件，给出投切状态矩阵构造规则：当0＜i＜n时，其中，是一个n
×
n的调制矩阵，每个元素均为0或1，分别代表子模块切出或投入，每一行元素之和等于i，其行向量代表桥臂上导通i个子模块时对应的投切状态；为前n-1行构成的矩阵；为的后n-1行构成的矩阵，也是一个n
×
n的调制矩阵，每个元素均为0或1，每一行元素之和等于n-i；步骤3：根据投切状态矩阵的构造规则，提出开环均衡控制策略，所述开环均衡控制策略具体包括以下步骤：步骤3.1：根据已知的mmc子模块个数n，利用步骤s2所述的投切状态矩阵构造规则得到投切状态矩阵s
n
，并将得到的投切状态矩阵s
n
存放用于子模块控制中；步骤3.2：根据最近电平逼近调制的算法得到上桥臂所需导通的模块数i，根据i采取投切状态矩阵分组轮换控制模式选择对应矩阵中的行向量作为投切状态，产生触发脉冲输入给各子模块的开关器件。2.根据权利要求1所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤3.2中根据i采取投切状态矩阵分组轮换控制模式选择对应矩阵中的行向量作为投切状态，具体实现步骤如下：设置标记量y
i
用于选择矩阵中的对应行向量，y
i
初始化值为1，每次根据y
i
选择需要投入的行向量，投入后令y
i
＝y
i
1，以便进行下次行向量的选择，直至y
i
＝2n-1，再将y
i
初始化为1，以确保中的行向量能够循环投入使用。3.根据权利要求1所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤3.2中根据i采取投切状态矩阵分组轮换控制模式选择对应矩阵中的行向量作为投切状态，具体实现步骤如下：步骤3.2.1：对于n 1电平的mmc，除0电平的投切状态矩阵和n电平的投切状态矩阵只有1行投切状态向量以外，其它i电平的投切状态矩阵均有2n-1行投切状态向量，0≤i
≤n；将中的投切状态向量按奇数行和偶数行分为两组，分别记为a组和b组；步骤3.2.2：在每个参考电压周期的开始，按照a组—b组—a组—b组的循环顺序进行组间轮换确定i电平第一个选择的投切状态向量所在组；步骤3.2.3：确定组后，组内也进行组内轮换确定第一个选择的投切状态向量所在行；步骤3.2.4：每个电压周期i电平确定了第一个选择的投切状态向量后，在该参考周期内，i电平按照从中的第一个选择的投切状态向量开始，将所有行向量顺序循环投入以实现电容电压自平衡。4.根据权利要求3所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤3.2.3中的组内轮换包括：如果第一个参考电压周期首先选择a组第1行的行向量开始投切，那么第二个参考电压周期首先选择b组第1行的行向量开始投切，第三个参考电压周期首先选择a组第2行的行向量开始投切，第四个参考电压周期首先选择b组第2行的行向量开始投切，即a组按照中行向量行数1,3,5,7
…
,(2n-1)、b组按照中行向量行数2，4，6，8
…
，(2n-2)的循环顺序进行组内轮换。5.根据权利要求1所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤2的投切状态矩阵构造规则中，还包括以下子步骤：步骤2.1：当i＝0时，步骤2.2：当i＝n时，从而能够构成一个从0电平到n电平的完整的投切状态矩阵。6.根据权利要求1所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤2中的矩阵按照如下表达式构成：其中，矩阵的表达式中各项具体构成如下：的表达式中各项具体构成如下：
其中，n是子模块个数，为正整数，i是自然数，且0≤i≤n。7.根据权利要求1所述的基于投切状态矩阵分组轮换的mmc电容电压均衡控制方法，其特征在于：所述步骤3.2中最近电平逼近调制的算法的表达式具体为：i＝n/2-round(nu
ref
/u
dc
)其中，u
ref
为调制波电压参考值，u
dc
为直流侧电压，round()函数用来取整，n为单桥臂子模块个数且为偶数，i为上桥臂所需导通的模块数。

技术总结
本发明涉及一种基于投切状态矩阵分组轮换的MMC电容电压均衡控制方法，其包括以下步骤：步骤1，确定针对N 1的MMC电容电压自平衡投切状态矩阵S


技术研发人员：秦亮 刘开培 余雪 周怿源 杨诗琦 刘钊汛 余金沄 李博强 刘浩锋 邓欣兰 张长文 熊煜
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/19