【技术实现步骤摘要】
一种改进型飞跨电容MMC拓扑及其调制策略
本专利技术属于电压变换器领域，更具体地，涉及一种改进型飞跨电容MMC拓扑及其调制策略。
技术介绍
模块化多电平变换器(ModularMultilevelConverter，MMC)以其良好的波形质量、模块化的结构和灵活的可扩展性，在电机驱动、直流输电等方面有着广阔的应用前景。飞跨电容MMC作为一种MMC拓扑，因具有较低的电容电压波动而受到广泛关注。现有的飞跨电容MMC通常由相同的子模块构成，子模块中的功率半导体器件直接影响子模块的性能，从而影响变换器的性能。例如，功率半导体器件对变换器的效率和开关频率限制有很大的影响。目前，中高压应用场合的飞跨电容MMC以Si器件SiIGBT为主，其开关损耗较高，且无法应用于高频率运行的极端工作条件。然而，飞跨电容MMC桥臂电压中包含高频分量，同时飞跨电容的大小与开关频率呈负相关，所以变换器需要维持在较高开关频率，采用Si功率器件将产生较大的开关损耗。宽禁带半导体器件，如SiC器件SiCMOSFET，由于其低开关损耗、高耐温特性、高阻断电压的特性，适...
【技术保护点】
1.一种改进型飞跨电容MMC拓扑，其特征在于，包括：控制模块、飞跨电容以及串联的上桥臂和下桥臂；所述上桥臂和下桥臂均包括N个子模块，N为偶数，由飞跨电容划分为上半桥臂与下半桥臂，即每相包括2个上半桥臂和2个下半桥臂，每个半桥臂包括1个SiC子模块和N/2-1个Si子模块；所述控制模块的输出端与各子模块中开关器件相连，控制SiC子模块工作在PWM模式，Si子模块工作在NLM模式。/n
【技术特征摘要】
1.一种改进型飞跨电容MMC拓扑，其特征在于，包括：控制模块、飞跨电容以及串联的上桥臂和下桥臂；所述上桥臂和下桥臂均包括N个子模块，N为偶数，由飞跨电容划分为上半桥臂与下半桥臂，即每相包括2个上半桥臂和2个下半桥臂，每个半桥臂包括1个SiC子模块和N/2-1个Si子模块；所述控制模块的输出端与各子模块中开关器件相连，控制SiC子模块工作在PWM模式，Si子模块工作在NLM模式。
2.根据权利要求1所述的改进型飞跨电容MMC拓扑，其特征在于，SiC子模块采用全桥拓扑与SiCMOSFET开关器件，Si子模块采用半桥拓扑与SiIGBT开关器件。
3.一种基于权利要求2所述的改进型飞跨电容MMC拓扑的调制策略，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别在各半桥臂中，基于其桥臂电流方向确定该半桥臂中Si子模块电容充放电状态，并根据其充放电状态和电容电压确定Si子模块充放电顺序，对Si子模块投切顺序进行排序；
S2、分别在各半桥臂中，由控制模块生成每个半桥臂电压参考值与0-1区间波动的三角载波，根据其半桥臂电压和子模块额定电容电压计算其整数投入子模块数nSi和小数投入子模块数nSiC；
S3、分别在各半桥臂中，利用全桥子模块拓扑负投入的能力，由控制模块确定SiC子模块的正负投入状态以及充放电状态，使其工作在PWM模式，从而控制SiC子模块输出各半桥臂电压的小数部分；并根据Si子模块的排序，控制前整数投入子模块数个Si子模块投入，输出其半桥臂电压的整数部分；整数部分的半桥臂电压和小数部分的半桥臂叠加，得到整个半桥臂电压；全桥臂电压由上半桥臂电压与下半桥臂电压叠加构成；
S4、分别在各半桥臂中判断其相邻两次的Si子模块投入数是否相等，当不相等时，按照步骤S1的方法，重新对相邻两次的Si子模块投入数不相等的半桥臂中的Si子模块进行排序，决定其充放电顺序；
S5、重复步骤S2-S4，持续输出全桥臂电压。
4.根据权利要求3所述的改进型飞跨电容MMC拓扑的调制策略，其特征在于，所述整数投入子模块数nSi表示Si子模块投入个数，所述小数投入子模块数nSiC为小数，用于表示SiC子模块以相应占空比工作在PWM模式，其计算公式如下：
其中，uarm...
【专利技术属性】
技术研发人员：林磊，井开源，殷天翔，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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