CN104410256A - 一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法，所述系统包括模块化多电平变流器、变流器输出控制器、能量存储设备、电网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置；所述模块化多电平变流器具有直流正端、直流负端和三相交流输出端；所述直流正端和直流负端之间连接能量存储设备；所述三相交流输出端连接于供电系统的电网侧与负载侧之间。本发明能够通过改变模块化多电平变流器每个桥臂串联的功率子模块的数量，灵活地调整变流器的电压适用范围，从根本上解决了传统有源滤波系统无法直接应用在高电压、大功率工业环境中的技术难题。

Description

一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统与工业配用电系统的谐波治理与无功功率补偿，更具体地说，是涉及一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着现代工业的迅猛发展，高压配电网络中的非线性负载日益增多，例如电弧炉、变频器以及整流装置，这些装置导致配电网的电能质量变得非常恶劣，如产生畸变、无功波动以及不平衡等问题。为了获得可靠的供电质量，这些电能质量问题必须得到有效的治理。在高压配电领域，采用何种补偿装置改善电能质量是一个亟待解决的问题。

无源滤波由于装置结构比较简单，设计与制造比较容易，且初期投资成本较低，在电力系统与工业配用电系统中得到了广泛使用。然而，无源滤波器只能够抑制特定次谐波，当电力网络结构或负载发生变化时，会引起谐振频率的变化，此时无源滤波器抑制谐波的能力会降低，甚至有可能产生谐振，影响供电系统稳定性。另外，无源滤波对低次谐波具有放大作用，且电容器参数随时间的推移容易发生变化，这会导致调谐频率发生偏移，从而影响实际的滤波性能。

基于耦合变压器和电压型变流器相结合的并联有源滤波器应用于高压配电领域，虽然能够同时补偿谐波、无功功率，但是存在体积大、成本高和损耗高等缺点，发展前景并不乐观。除此之外，传统有源滤波系统会向电网注入电流，如果直接与整流器相连的话有可能会影响晶闸管的换相，这使得有源滤波的应用目前主要停留在中、低压功率较小的领域，在高压领域鲜有应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法，主电路采用模块化多电平变流器(MMC，Modular Multilevel Converter)，能够通过改变模块化多电平变流器每个桥臂串联的功率子模块的数量，灵活地调整变流器的电压适用范围，从根本上解决了传统有源滤波系统无法直接应用在高电压、大功率工业环境中的技术难题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统，与供电系统连接，包括模块化多电平变流器、变流器输出控制器、能量存储设备、电网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置；

所述模块化多电平变流器具有直流正端、直流负端和三相交流输出端；所述直流正端和直流负端之间连接能量存储设备；所述三相交流输出端连接于供电系统的电网侧与负载侧之间；

所述模块化多电平变流器包括三个变流桥，每个变流桥的输出端分别作为三相交流输出端的一相，每个变流桥包括一个正变流臂、一个负变流臂和两个滤波电抗器；每个变流臂包括n个依次正负串联的功率子模块；

每个变流桥中，正变流臂的正端连接到模块化多电平变流器的直流正端，正变流臂的负端通过一个滤波电抗器连接到变流桥的输出端；负变流臂的负端连接到模块化多电平变流器的直流负端，负变流臂的正端通过另一个滤波电抗器连接到变流桥的输出端；

所述电网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置与变流器输出控制器的控制输入端连接，分别用于采集电网侧的输出电压和负载侧的输入电流，提供给变流器输出控制器；

所述变流器输出控制器的控制输出端与模块化多电平变流器中的各个功率子模块连接，用于控制各个功率子模块的开关，进而改变每个变流臂中有效工作的功率子模块的数量，以控制模块化多电平变流器输出的补偿信号。

进一步地，所述能量存储设备为电容器。

进一步地，所述功率子模块包括直流电容器、第一开关器件、第二开关器件、第一续流二极管和第二续流二极管；其中，所述第一开关器件和第二开关器件为全控型半导体开关器件；

第一开关器件的集电极与第一续流二极管的阴极相连接，第一开关器件的发射极与第一续流二极管的阳极相连接；第二开关器件的集电极与第二续流二极管的阴极相连接，第二开关器件的发射极与第二续流二极管的阳极相连接；直流电容器的正端与第一开关器件的集电极相连接，直流电容器的负端与第二开关器件的发射极相连接；第一开关器件的发射极作为功率子模块的正端，第二开关器件的发射极作为功率子模块的负端。

进一步地，所述模块化多电平变流器的三相交流输出端通过感应滤波整流变压器连接到供电系统的电网侧与负载侧之间。

一种对以上所述的含有模块化电平变流器的有源滤波系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、谐波电流检测；

S2、计算谐波电流的参考值；

S3、电流控制；

S4、相间均压控制；

S5、环流抑制；

S6、基于功率子模块电压排序的PWM调制。

进一步地，所述S1包括：获取电网侧电压测量装置中所测得的瞬时电压，将瞬时电压通过一锁相环，得到与瞬时电压各次谐波电流同步的信号，并进一步得到该信号的正弦函数和余弦函数，采用基于瞬时功率理论和旋转坐标变换理论有选择性地计算出电网负载中各次谐波电流的参考值。

进一步地，所述S3包括：通过DQ变换对所述有源滤波系统进行矢量控制，所述变流器输出控制器采用双闭环串级控制方式，分为内环电流控制和外环电压控制；其中，内环电流控制采用比例和重复积分器实现模块化多电平换变流器的电网侧电流波形和相位的直接控制，以快速的跟踪参考电流；外环电压控制采用比例—积分控制器维持直流母线的电容电压。

进一步地，所述S5包括：采用两倍频负序的旋转变换将两倍频环流分离为两个直流分量，将所述两个直流分量与环流DQ轴分量的参考值做差比较后，经PI调节器，再引进电压的前馈量实现环流的解耦，通过坐标变换后得到内部电压的不平衡量，最后在上、下桥臂的电压指令信号中将此压降补偿掉。

进一步地，所述S6包括：变流器输出控制器将实时检测的变流桥中桥臂电压的参考波送入到一基于功率子模块电压排序的PWM调制器中，对应模块化多电平变流器中每个变流臂的N个功率子模块，PWM调制器产生N条三角载波，通过移相控制使每条载波错开360°/N的电角度；每一条三角载波与调制波进行实时的比较后，先对实时比较的结果进行分析，统计出该桥臂上需要导通的功率子模块数；再根据各个功率子模块的电容电压排序结果和变流臂的电流极性，通过基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法选择相应数量的功率子模块开通；PWM调制器产生相应的触发脉冲，触发需要开通数量的功率子模块。

进一步地，所述基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法如下：

PWM调制器对每一个桥臂中所有功率子模块的电容电压进行排序，然后判断桥臂电流的方向，根据不同的桥臂电流方向，采取以下不同的控制方式：

当桥臂电流方向为对桥臂电容充电方向时，选择桥臂中电压最低的功率子模块导通；

当桥臂电流方向为对桥臂电容放电方向时，选择桥臂中电压最高的功率子模块导通。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：有源滤波系统主电路采用模块化多电平变流器，其结构可通过改变模块化多电平变流器每个桥臂串联的功率子模块的数量，灵活地调整变流器的电压适用范围，实现高压大容量化滤波补偿,从根本上解决了现有有源滤波系统无法在高电压、大功率工业环境中推广和使用的技术难题。模块化多电平变流器与其它类型的多电平变流器相比，具有主电路简单,装置损耗小，占地面积小，成本低，便于模块化设计，对于有源滤波器装置的设计、生产、维护都带来了便利。此外，模块化多电平变流器易于实现冗余，这将大大提高有源滤波系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明提供的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统应用于高压工业系统中的示意图；

图2是本发明中的模块化多电平变流器的结构示意图；

图3是本发明中的功率子模块的电路结构示意图；

图4是本发明提供的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统应用于高压工业系统中的另一种实施方式示意图；

图5是本发明提供的控制方法示意图；

图6为本发明提供的控制方法中谐波电流检测部分的电路原理图；

图7为本发明提供的控制方法中电流控制部分的电路原理图；

图8为本发明提供的控制方法中相间均压控制部分的电路原理图；

图9为本发明提供的控制方法中环流抑制部分的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统及其控制方法作进一步说明。

实施例1

请参考图1至图3，图1为本发明提供的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统应用于高压工业系统中的示意图，具体地，所述有源滤波系统包括模块化多电平变流器10、变流器输出控制器8、能量存储设备9、电网侧电压测量装置2和负载侧电流测量装置4。

所述模块化多电平变流器10具有直流正端、直流负端和三相交流输出端；所述直流正端和直流负端之间连接能量存储设备9；在本实施例中，所述能量存储设备9为电容器。所述三相交流输出端连接于供电系统的电网侧与负载侧之间；具体地，所述模块化多电平变流器10的三相交流输出端一方面直接连接电网1，另一方面依次通过整流变压器3和整流器5连接到非线性负载6。

在本实施例中，所述供电系统即为高压工业系统，所述模块化多电平变流器10的三相交流输出端不需要通过耦合变压器而直接接入所要补偿的高压工业系统网侧，有效的弥补了基于耦合变压器和电压型变流器相结合的并联有源滤波器应用于高压工业系统中产生的体积大、成本高和损耗高等缺点。

进一步地，所述电网侧电压测量装置2设置于电网1和模块化多电平变流器10的三相交流输出端之间，所述负载侧电流测量装置4设置于整流变压器3和整流器5之间；所述电网侧电压测量装置2和负载侧电流测量装置4还与变流器输出控制器8的控制输入端连接，分别用于采集电网侧的输出电压和负载侧的输入电流，提供给变流器输出控制器8作为控制参考。

变流器输出控制器8的控制输出端与模块化多电平变流器10连接，用于控制模块化多电平变流器10输出的补偿信号。

图2中示出了本发明中有源滤波系统的主电路采用的模块化多电平变流器10的结构框图。具体地，所述模块化多电平变流器10包括A相变流桥、B相变流桥和C相变流桥，每个变流桥的输出端分别作为三相交流输出端的一相。

其中，每个变流桥包括一个正变流臂、一个负变流臂和两个滤波电抗器12；每个变流臂包括多个依次正负串联的功率子模块11，即一个功率子模块11的正端连接到另一个功率子模块11的负端，多个功率子模块11依次连接，位于两端的功率子模块11分别形成变流臂的正端和负端。本实施例中如图2所示，正变流臂包括编号为SM1至SMN的多个功率子模块11，负变流臂包括编号为SMN+1至SM2N的多个功率子模块11；即正变流臂和负变流臂中包含功率子模块11的数量相等。

进一步地，每个变流桥中，正变流臂的正端连接到模块化多电平变流器10的直流正端，进而连接到能量存储设备9的正端，正变流臂的负端通过一个滤波电抗器12连接到变流桥的输出端；负变流臂的负端连接到模块化多电平变流器10的直流负端，进而连接到能量存储设备9的负端，负变流臂的正端通过另一个滤波电抗器12连接到变流桥的输出端。

功率子模块11的具体结构如图3所示，每个功率子模块11包括直流电容器C、第一开关器件VT1、第二开关器件VT2、第一续流二极管VD1和第二续流二极管VD2；其中，所述第一开关器件VT1和第二开关器件VT2为全控型半导体开关器件；

第一开关器件VT1的集电极与第一续流二极管VD1的阴极相连接，第一开关器件VT1的发射极与第一续流二极管VD1的阳极相连接；第二开关器件VT2的集电极与第二续流二极管VD2的阴极相连接，第二开关器件VT2的发射极与第二续流二极管VD2的阳极相连接；直流电容器C的正端与第一开关器件VT1的集电极相连接，直流电容器C的负端与第二开关器件VT2的发射极相连接；第一开关器件VT1的发射极作为功率子模块11的正端，第二开关器件VT2的发射极作为功率子模块11的负端。

所述变流器输出控制器8的控制输出端与模块化多电平变流器10中的各个功率子模块11连接，用于控制各个功率子模块11的开关，进而改变每个变流臂中有效工作的功率子模块11的数量，以控制模块化多电平变流器10输出的补偿信号。具体地，通过变流器输出控制器8发送控制信号驱动模块化多电平变流器10中的每个功率子模块11中的开关器件工作，使模块化多电平变流器10输出与供电系统中谐波电流大小相同、方向相反的补偿信号。

此外，起直流和交流转换功能的能量存储设备9，一方面能够把各相的谐波电能进行存储，另一方面也能够提供稳定的直流电压作为逆变电源。

本实施例提供的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统的主电路高度模块化，能够通过增减接入模块化多电平换变流器的功率子模块的数量来满足不同的功率和电压等级的要求，便于实现集成化设计。与传统变流器不同，尽管本实施例中模块化多电平变流器的三相变流桥也并联连接，但其滤波电抗器是直接串联在桥臂中的，而不像传统有源滤波系统中的变流器那样是接在变流器与交流系统之间。这样能够抑制因各相桥臂直流电压瞬时值不完全相等而造成的相间环流，同时还可以有效的抑制直流母线发生故障时的冲击电流，提高有源滤波系统的可靠性。

实施例2

如图4所示，为本发明提供的一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统应用于高压工业系统中的另一种实施方式。该实施方式将本发明运用在感应滤波系统中，具体地，本实施例中去除了供电系统中的整流变压器，并将所述模块化多电平变流器的三相交流输出端通过感应滤波整流变压器7连接到供电系统的电网侧与负载侧之间。除此之外，本实施例的其他技术细节与实施例1相同。

本实施例和实施例1原理相同，只是在连接方式上稍有不同，由于本实施例引入感应滤波变压器7，使有源滤波系统所要补偿电流计算公式和计算方法稍有改变，由于计算公式不是本发明所要讨论的重点，故在此不作赘述。

实施例3

为了实时跟踪高压工业系统负载侧谐波电流的变化，精确确定所要补偿谐波电流的指令信号，然后动态改变输出补偿电流，实现良好的谐波和无功功率补偿，本实施例提供了一种对实施例1所述的含有模块化电平变流器的有源滤波系统的控制方法，该控制方法主要由变流器输出控制器实现，用以实现良好的谐波和无功功率补偿、稳压、均压以及环流抑制效果。

如图5所示，所述方法其包括以下步骤：

S1、谐波电流检测；

S2、计算谐波电流参考值；

S3、电流控制；

S4、相间均压控制；

S5、环流抑制；

S6、基于功率子模块电压排序的PWM调制。

具体地，如图6所示，所述S1中，谐波电流检测的方法包括：获取电网侧电压测量装置中所测得的瞬时电压e_a，将瞬时电压e_a通过一锁相环PLL，得到与瞬时电压e_a各次谐波电流同步的信号nω，并进一步得到该信号的正弦函数sin(nω)和余弦函数cos(nω)，采用基于瞬时功率理论和旋转坐标变换理论，通过DQ变换器和DQ反变换器，有选择性地计算出电网负载中各次谐波电流的参考值i_ahn、i_bhn、i_chn。

所述S2中，根据各次谐波电流的参考值i_ahn、i_bhn、i_chn、模块化多电平变流器交流输出侧的实际电流测量值i_La、i_Lb、i_Lc和能量存储设备两端电压的测量值，计算出DQ坐标下谐波电流的参考值i*_c。

如图7所示，所述S3中，电流控制的方法包括：将DQ坐标下谐波电流的参考值i*_c和DQ坐标下模块化多电平变流器实际输出电流测量值i_c经过电流控制器得到模块化多电平变流器的电压指令信号u_a、u_b、u_c，实现对有源滤波系统的矢量控制；本实施例中，所述电流控制采用双闭环串级控制方式，分为内环电流控制和外环电压控制；其中，内环电流控制采用比例和重复积分器(PI-MRI)实现模块化多电平换变流器的电网侧电流波形和相位的直接控制，以快速的跟踪参考电流；外环电压控制采用比例—积分控制器(PI)维持负载侧母线的电容电压。该控制方法具有好的内在限流能力以及快速的电流响应特性，因此非常适合于高压大功率场合。图7中，ω为角速度，L为等效电感值，i_dref和i_qref分别为谐波电流的参考值i*_c在DQ坐标下的两个分量，i_d和i_q分别为模块化多电平变流器实际输出电流测量值i_c在DQ坐标下的两个分量，u_sq和u_sd分别为电网侧电压在DQ坐标下的两个分量，u_dref和u_qref分别为模块化多电平变流器的电压指令信号在DQ坐标下的两个分量。

如图8所示，所述S4中，相间均压控制的主要作用是向PWM调制器提供模块化多电平变流器中各子模块相间电压的修正量u_ta、u_tb、u_tc，保证每一相所有功率子模块的电容两端电压平均值跟随其参考值，使得相间能量能够平均分配到每一相功率子模块的电容中，实现三相相间电压的稳定控制。为了减小稳态误差，本实施例中相间均压控制的方法包括：采用比例谐振控制器(PR)实现对环流的交流分量的无误差跟踪，通过对环流的抑制，从而实现相间电压的平衡。图8中，u_Cref为模块化多电平变流器的变流臂中每个功率子模块的电容电压参考值，u_cav为模块化多电平变流器的每个变流臂中子模块的电容电压平均值，i_p和i_n分别为模块化多电平变流器的正变流臂和负变流臂的电流。

所述S5中，环流抑制的主要作用是向PWM调制器提供模块化电平变流器中各子模块相间环流的修正量u_za、u_zb、u_zc；环流包含直流分量和二倍频交流分量，由于模块化多电平变流器的三相严格对称，三相桥臂上直流电流分量均分负载侧电流。因为三相环流之和中的二倍频脉动分量相互抵消了，传统控制中直接将三相环流的交流分量忽略，而仅考虑直流分量。这样的环流抑制方法仅适用于交流系统三相严格对称的情况下，一旦电网侧发生故障，该方法的抑制效果较差。

如图9所示，本实施例同时考虑环流的直流分量和交流分量，采用两倍频负序的旋转变换将两倍频环流分离为两个直流分量，将所述两个直流分量与环流DQ轴分量的参考值做差比较后，经比例—积分控制器(PI)，再引进电压的前馈量实现环流的解耦，通过坐标变换后得到内部电压的不平衡量最后在上、下桥臂的电压指令信号中将此压降补偿掉，即可达到抑制环流的效果，实现对相间环流的抑制。图9中，i_p和i_n分别为模块化多电平变流器的正变流臂和负变流臂的电流，i_zqref和i_zdref为环流的参考值在DQ坐标下的两个分量，ω为角速度，L等效电感值。

所述S6中，基于功率子模块电压排序的PWM调制的方法包括：变流器输出控制器将实时检测的变流桥中桥臂电压的参考波送入到一基于功率子模块电压排序的PWM调制器中，对应模块化多电平变流器中每个变流臂的N个功率子模块，PWM调制器产生N条三角载波，通过移相控制使每条载波错开360°/N的电角度；每一条三角载波与调制波进行实时的比较后，先对实时比较的结果进行分析，统计出该桥臂上需要导通的功率子模块数n_on；再根据各个功率子模块的电容电压排序结果和变流臂的电流极性，通过基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法选择相应数量的n_on个功率子模块开通；PWM调制器产生相应的触发脉冲，触发需要开通数量的n_on个功率子模块。

其中，所述基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法如下：

PWM调制器对每一个桥臂(即变流臂及其联接的滤波电抗器形成的支路)中所有功率子模块的电容电压进行排序，然后判断桥臂电流的方向，根据不同的桥臂电流方向，采取以下不同的控制方式：

当桥臂电流方向为对桥臂电容充电方向时，选择桥臂中电压最低的n_on个功率子模块导通；

当桥臂电流方向为对桥臂电容放电方向时，选择桥臂中电压最高的n_on个功率子模块导通。

按此控制原则进行调制控制，就可以在桥臂电流为对桥臂电容充电方向时，将电容电压偏低的相应n_on个功率子模块优先投入，使其电压升高；或者在桥臂电流为对桥臂电容放电方向时，将电容电压偏高的相应n_on个功率子模块优先投入，使其电压下降；通过这一控制原则就可以保证同一桥臂内各个电容电压变化趋于一致，实现对功率子模块电容电压的均衡控制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含模块化多电平变流器的有源滤波系统，与供电系统连接，其特征在于：包括模块化多电平变流器、变流器输出控制器、能量存储设备、电网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置；

所述模块化多电平变流器具有直流正端、直流负端和三相交流输出端；所述直流正端和直流负端之间连接能量存储设备；所述三相交流输出端连接于供电系统的电网侧与负载侧之间；

所述模块化多电平变流器包括三个变流桥，每个变流桥的输出端分别作为三相交流输出端的一相，每个变流桥包括一个正变流臂、一个负变流臂和两个滤波电抗器；每个变流臂包括多个依次正负串联的功率子模块；

每个变流桥中，正变流臂的正端连接到模块化多电平变流器的直流正端，正变流臂的负端通过一个滤波电抗器连接到变流桥的输出端；负变流臂的负端连接到模块化多电平变流器的直流负端，负变流臂的正端通过另一个滤波电抗器连接到变流桥的输出端；

所述电网侧电压测量装置和负载侧电流测量装置与变流器输出控制器的控制输入端连接，分别用于采集电网侧的输出电压和负载侧的输入电流，提供给变流器输出控制器；

所述变流器输出控制器的控制输出端与模块化多电平变流器中的各个功率子模块连接，用于控制各个功率子模块的开关，进而改变每个变流臂中有效工作的功率子模块的数量，以控制模块化多电平变流器输出的补偿信号。

2.根据权利要求1所述的含模块化多电平变流器的有源滤波系统，其特征在于：所述能量存储设备为电容器。

3.根据权利要求1所述的含模块化多电平变流器的有源滤波系统，其特征在于：所述功率子模块包括直流电容器、第一开关器件、第二开关器件、第一续流二极管和第二续流二极管；其中，所述第一开关器件和第二开关器件为全控型半导体开关器件；

第一开关器件的集电极与第一续流二极管的阴极相连接，第一开关器件的发射极与第一续流二极管的阳极相连接；第二开关器件的集电极与第二续流二极管的阴极相连接，第二开关器件的发射极与第二续流二极管的阳极相连接；直流电容器的正端与第一开关器件的集电极相连接，直流电容器的负端与第二开关器件的发射极相连接；第一开关器件的发射极作为功率子模块的正端，第二开关器件的发射极作为功率子模块的负端。

4.根据权利要求1所述的含模块化多电平变流器的有源滤波系统，其特征在于：所述模块化多电平变流器的三相交流输出端通过感应滤波整流变压器连接到供电系统的电网侧与负载侧之间。

5.一种对权利要求1所述的含有模块化电平变流器的有源滤波系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、谐波电流检测；

S2、计算谐波电流参考值；

S3、电流控制；

S4、相间均压控制；

S5、环流抑制；

S6、基于功率子模块电压排序的PWM调制。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S1包括：获取电网侧电压测量装置中所测得的瞬时电压，将瞬时电压通过一锁相环，得到与瞬时电压各次谐波电流同步的信号，并进一步得到该信号的正弦函数和余弦函数，采用基于瞬时功率理论和旋转坐标变换理论有选择性地计算出电网负载中各次谐波电流的参考值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S3包括：通过DQ变换对所述有源滤波系统进行矢量控制，所述变流器输出控制器采用双闭环串级控制方式，分为内环电流控制和外环电压控制；其中，内环电流控制采用比例和重复积分器实现模块化多电平换变流器的电网侧电流波形和相位的直接控制，以快速的跟踪参考电流；外环电压控制采用比例—积分控制器维持直流母线的电容电压。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S5包括：采用两倍频负序的旋转变换将两倍频环流分离为两个直流分量，将所述两个直流分量与环流DQ轴分量的参考值做差比较后，经PI调节器，再引进电压的前馈量实现环流的解耦，通过坐标变换后得到内部电压的不平衡量，最后在上、下桥臂的电压指令信号中将此压降补偿掉。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述S6包括：变流器输出控制器将实时检测的变流桥中桥臂电压的参考波送入到一基于功率子模块电压排序的PWM调制器中，对应模块化多电平变流器中每个变流臂的N个功率子模块，PWM调制器产生N条三角载波，通过移相控制使每条载波错开360°/N的电角度；每一条三角载波与调制波进行实时的比较后，先对实时比较的结果进行分析，统计出该桥臂上需要导通的功率子模块数；再根据各个功率子模块的电容电压排序结果和变流臂的电流极性，通过基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法选择相应数量的功率子模块开通；PWM调制器产生相应的触发脉冲，触发需要开通数量的功率子模块。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述基于功率子模块电容电压排序的均衡控制方法如下：

PWM调制器对每一个桥臂中所有功率子模块的电容电压进行排序，然后判断桥臂电流的方向，根据不同的桥臂电流方向，采取以下不同的控制方式：

当桥臂电流方向为对桥臂电容充电方向时，选择桥臂中电压最低的功率子模块导通；

当桥臂电流方向为对桥臂电容放电方向时，选择桥臂中电压最高的功率子模块导通。