CN105429497A - 优化的mmc子模块电容电压均衡控制方法 - Google Patents

优化的mmc子模块电容电压均衡控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，构架在采用最近电平逼近调制策略的模块化多电平换流器上，该策略可用于柔性直流输电，统一潮流控制器等工程包含的模块化多电平换流器的阀基控制，与传统投切策略相比，在基本不增加子模块电压波动的情况下可以大大减少子模块IGBT的投切次数，延长IGBT的寿命。

Description

优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法
技术领域
本发明涉及一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，属于电力系统技术领域。
背景技术
鉴于现有传统多电平变换器在较高应用电压等级、有功功率传输场合等方面存在的不足，模块化多电平技术(MMC)以其独特的结构和技术优势正成为高压多电平领域的研究热点。与传统多电平变换器相比，其继承了传统级联式拓扑在器件数量、模块化结构方面的优势，适用于交流输出频率恒定、对电压和功率等级要求极高的有功功率变换场合，MMC具有许多适用于高压大功率应用场合的结构和输出特征。
实际工程中，传统子模块均压环节通常选用将子模块电容电压排序后根据桥臂电流方向选择投入或者切除相应子模块的策略，其控制目标为：在任何时刻都能够保持各个子模块电压偏差最小。但其具有两个缺点：1、该方法需要将整个桥臂所有子模块电压全部重新排序，当桥臂子模块数量较多时，该方法计算量很大，非常耗时。2、这种方法没有考虑子模块原先的通断状态，只是通过频繁投切每个子模块，最大限度的减小每个子模块的电压偏差，所以其会造成很高的IGBT投切损耗。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于,构架在采用最近电平逼近调制策略的模块化多电平换流器上；(以A相为例进行介绍，BC两相步骤与A相相同)包括以下步骤：
步骤1)分别检测出上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数均不为0，则执行步骤2)到步骤5)，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数有一个为0，则执行特殊处理；
步骤2)分别获取上桥臂、下桥臂已经投入的子模块和未投入的各子模块电压瞬时值，对上桥臂、下桥臂已经投入的子模块电压和未投入的子模块电压分别进行排序，形成四个子模块序列；
步骤3)对这四个子模块序列进行处理，重新得到八组新的准备用于投入或者切除的子模块序列；
步骤4)根据本次步长时的调制波电压计算出本次步长上下桥臂分别应投入的子模块数，再根据上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数计算出本次步长相对上次步长需要多投入或多切除的子模块数量；
步骤5)根据桥臂电流方向以及优化过的投切策略从八组新的子模块序列中决定需要投入或切除的具体子模块编号，进行投入或者切除；
步骤6)对于上桥臂、下桥臂上一步长已投入的子模块数是零或未投入的子模块数是零的时候进行特殊处理。
步骤1)中，分别检测出上一个步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数是指检测出上桥臂已经投入的子模块数npy和未投入的子模块数npw，下桥臂已经投入的子模块数nny和未投入的子模块数nnw。
步骤2)中，形成四个排序过的子模块序列分别为上桥臂已投入的子模块序列Xpy和未投入的子模块序列Xpw，下桥臂已投入的子模块序列Xny和未投入的子模块序列Xnw。
步骤3)中，重新得到八组准备用于投入或者切除的子模块序列是指：
(1)将Xpy中电压最高的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpgin；
(2)将Xpy中电压最低的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpdin；
(3)将Xny中电压最高的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xngin；
(4)将Xny中电压最低的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xndin；
(5)将Xpw中电压最高的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpgout；
(6)将Xpw中电压最低的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpdout；
(7)将Xnw中电压最高的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xngout；
(8)将Xnw中电压最低的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xndout。
步骤4)中，
上桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中nup表示本次步长中上桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数，N表示上下桥臂总的投入的子模块数，Uref表示调制波瞬时电压，Uc表示子模块电容电压；
下桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中ndown表示本次步长中下桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数；
则本次上下桥臂应该投入或者切除几个子模块用nup和ndown与上次步长中上下桥臂已经投入的子模块数量和未投入的子模块数量进行对比即可得出：(1)如果nup-npy＝m(m>0)，表明上桥臂需要投入m个子模块；(2)如果nup-npy＝m(m<0),表明上桥臂需要切除m个子模块；(3)如果nup-npy＝0,表明上桥臂不需要投入或者切除子模块，则本步长对阀发送的触发脉冲与上一步长相同；下桥臂与上桥臂同理；在(1)(2)两种情况下再执行后续步骤5)，在(3)情况下，则等待下一个步长到来时返回步骤1)。
步骤5)中，投切策略是指：
(1)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpy中切除一个电压最高的子模块，同时从Xpgin中选取电压最低的m+1个子模块投入(由于在从Xpy中切除子模块之前，Xpgin就已形成，所以如果检测到Xpgin中需要投入的子模块包含Xpy中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(2)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpy中切除一个电压最低的子模块，同时从Xpdin中选取电压最高的m+1个子模块投入(由于在从Xpy中切除子模块之前，Xpdin就已形成，所以如果检测到Xpdin中需要投入的子模块包含Xpy中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(3)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xny中切除一个电压最高的子模块，同时从Xngin中选取电压最低的m+1个子模块投入(由于在从Xny中切除子模块之前，Xngin就已形成，所以如果检测到Xngin中需要投入的子模块包含Xny中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(4)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xny中切除一个电压最低的子模块，同时从Xndin中选取电压最高的m+1个子模块投入(由于在从Xny中切除子模块之前，Xndin就已形成，所以如果检测到Xndin中需要投入的子模块包含Xny中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(5)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpdout中选取电压最高的m+1个子模块切除(由于在向Xpy中投入子模块之前，Xpdout就已形成，所以如果检测到Xpdout中需要切除的子模块包含Xpw中准备选出投入至Xpy的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(6)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpgout中选取电压最低的m+1个子模块切除(由于在向Xpy中投入子模块之前，Xpgout就已形成，所以如果检测到Xpgout中需要切除的子模块包含Xpw中准备选出投入至Xpy的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(7)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xnw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xny中，同时从Xndout中选取电压最高的m+1个子模块切除(由于在向Xny中投入子模块之前，Xndout就已形成，所以如果检测到Xndout中需要切除的子模块包含Xnw中准备选出投入至Xny的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(8)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xnw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xny中，同时从Xngout中选取电压最低的m+1个子模块切除(由于在向Xny中投入子模块之前，Xngout就已形成，所以如果检测到Xngout中需要切除的子模块包含Xnw中准备选出投入至Xny的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)。
另外，特殊处理是指：
(1)当上桥臂或下桥臂上一步长投入的子模块数是零时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最低的m个子模块投入；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最高的m个子模块投入；此时不考虑切除；
(2)当上桥臂或下桥臂上一步长未投入的子模块数是零(即上桥臂或下桥臂投入了N个子模块)时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最高的m个子模块切除；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最低的m个子模块切除；此时不考虑投入。
有益效果：本发明提供的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，构架在采用最近电平逼近调制策略的模块化多电平换流器上，该策略可用于柔性直流输电，统一潮流控制器等工程包含的模块化多电平换流器的阀基控制；本投切策略与传统投切策略相比，在基本不增加子模块电压波动的情况下可以大大减少子模块IGBT的投切次数，延长IGBT的寿命。
附图说明
图1为本发明提供的模块化多电平换流器MMC的拓扑图；
图中P、N表示换流器直流正负极母线，id表示直流电流，Ud表示直流电压。
Upa1至Upa(N/2)表示a相上桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)；
Upb1至Upb(N/2)表示b相上桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)；
Upc1至Upc(N/2)表示c相上桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)。
Una1至Una(N/2)表示a相下桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)；
Unb1至Unb(N/2)表示b相下桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)；
Unc1至Unc(N/2)表示c相下桥臂N/2个子模块的电容电压(未画出冗余模块)。
ipa、ipb和ipc表示a、b和c相上桥臂电流；ina、inb和inc表示a、b和c相下桥臂电流；isa、isb和isc表示交流a、b和c相电流；Rs和Ls分别表示交流侧电阻和电抗，Usa、Usb和Usc分别表示系统电压；图1右上角的框表示子模块的结构图，Ujk表示上或者下桥臂中某一个子模块电压，T1和T2分别表示两个IGBT管，D1和D2分别表示与IGBT并联的两个二极管，C表示子模块电容；
图2为上桥臂投入切除策略流程图；
图3为下桥臂投入切除策略流程图；
图4为不同策略上桥臂各子模块IGBT总投切次数与子模块电压波动大小曲线图。
具体实施方式
图1是本发明提供的模块化多电平换流器的拓扑图。现结合图2和图3以A相为例，对上下桥臂投入或者切除的策略进行说明，BC两相控制策略与A相相同：
步骤1：分别检测出上一个步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数，分别为上桥臂已经投入的子模块数npy和未投入的子模块数npw，下桥臂已经投入的子模块数nny和未投入的子模块数nnw；当npy&&npw＝0或者nny&&nnw＝0时，进行特殊处理，如果npy、npw、nny和nnw都不为零，则执行步骤2。
步骤2：针对上桥臂、下桥臂分别获取已经投入的子模块和未投入的各子模块电压瞬时值，同时对上桥臂、下桥臂已经投入的子模块电压和未投入的子模块电压分别进行排序，形成四个子模块序列，分别为上桥臂已投入的子模块序列Xpy和未投入的子模块序列Xpw，下桥臂已投入的子模块序列Xny和未投入的子模块序列Xnw。
步骤3：对形成的四个子模块序列进行处理，形成八个新的序列：
(1)将Xpy中电压最高的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpgin；
(2)将Xpy中电压最低的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpdin；
(3)将Xny中电压最高的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xngin；
(4)将Xny中电压最低的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xndin；
(5)将Xpw中电压最高的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpgout；
(6)将Xpw中电压最低的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpdout；
(7)将Xnw中电压最高的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xngout；
(8)将Xnw中电压最低的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xndout。
步骤4：根据本次步长时的调制波电压Uref计算出本次步长上下桥臂分别应投入的子模块数，再根据上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数计算出本次步长相对上次步长需要多投入或多切除的子模块数量；
上桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中nup表示本次步长中上桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数，N表示上下桥臂总的投入的子模块数，Uref表示调制波瞬时电压，Uc表示子模块电容电压。
下桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中ndown表示本次步长中下桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数。
则本次上下桥臂应该投入或者切除几个子模块只需用nup和ndown与上次步长中上下桥臂已经投入的子模块数量和未投入的子模块数量进行对比即可得出：(1)如果nup-npy＝m(m>0)，表明上桥臂需要投入m个子模块；(2)如果nup-npy＝m(m<0),表明上桥臂需要切除m个子模块；(3)如果nup-npy＝0,表明上桥臂不需要投入或者切除子模块，则本步长对阀发送的触发脉冲与上一步长相同。下桥臂与上桥臂同理。在(1)(2)两种情况下再执行后续步骤5，在(3)情况下，则等待下一个步长到来时返回步骤1。
步骤5：首先判断桥臂电流方向，然后根据桥臂电流方向以及优化过的投切策略从八组新的子模块序列中决定需要投入或切除的具体子模块编号，进行投入或者切除。
(1)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpy中切除一个电压最高的子模块，同时从Xpgin中选取电压最低的m+1个子模块投入(由于在从Xpy中切除子模块之前，Xpgin就已形成，所以如果检测到Xpgin中需要投入的子模块包含Xpy中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(2)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpy中切除一个电压最低的子模块，同时从Xpdin中选取电压最高的m+1个子模块投入(由于在从Xpy中切除子模块之前，Xpdin就已形成，所以如果检测到Xpdin中需要投入的子模块包含Xpy中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(3)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xny中切除一个电压最高的子模块，同时从Xngin中选取电压最低的m+1个子模块投入(由于在从Xny中切除子模块之前，Xngin就已形成，所以如果检测到Xngin中需要投入的子模块包含Xny中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(4)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xny中切除一个电压最低的子模块，同时从Xndin中选取电压最高的m+1个子模块投入(由于在从Xny中切除子模块之前，Xndin就已形成，所以如果检测到Xndin中需要投入的子模块包含Xny中准备切除的那个子模块，则对于该子模块不进行切除和投入操作)；
(5)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpdout中选取电压最高的m+1个子模块切除(由于在向Xpy中投入子模块之前，Xpdout就已形成，所以如果检测到Xpdout中需要切除的子模块包含Xpw中准备选出投入至Xpy的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(6)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpgout中选取电压最低的m+1个子模块切除(由于在向Xpy中投入子模块之前，Xpgout就已形成，所以如果检测到Xpgout中需要切除的子模块包含Xpw中准备选出投入至Xpy的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(7)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xnw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xny中，同时从Xndout中选取电压最高的m+1个子模块切除(由于在向Xny中投入子模块之前，Xndout就已形成，所以如果检测到Xndout中需要切除的子模块包含Xnw中准备选出投入至Xny的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)；
(8)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xnw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xny中，同时从Xngout中选取电压最低的m+1个子模块切除(由于在向Xny中投入子模块之前，Xngout就已形成，所以如果检测到Xngout中需要切除的子模块包含Xnw中准备选出投入至Xny的那个子模块，则对于该子模块不进行投入和切除操作)。
特殊处理：当npy&&npw＝0或者nny&&nnw＝0时，进行特殊处理，特殊处理是指：
(1)当npy或者nny是零时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最低的m个子模块投入；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最高的m个子模块投入；此时不考虑切除；
(2)当npw或者nnw是零(即上桥臂或下桥臂投入了N个子模块)时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最高的m个子模块切除；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最低的m个子模块切除；此时不考虑投入。
为验证本算法实施于柔性直流输电、统一潮流控制器等领域的优越性能，在实验室搭建模块化多电平换流器动态模型，并将传统的最近电平逼近调制策略、另一种较为流行的调制策略和本策略应用于该模型，观察三种算法a相上桥臂IGBT总的投切次数和子模块电容电压波动情况。
该模型为9电平MMC逆变器模型，其中上下桥臂各有10个子模块，正常时投入8个，2个为冗余模块，调制比为0.75，子模块额定电压200V。
相对传统调制策略而言，如果在减少相同的IGBT投切次数的前提下，增加的电压波动越小越好，定义品质参数Q＝|△U|/|△N|，式中△U表示相对传统调制策略，使用新策略后的电压波动变化量，△N表示使用新策略后的IGBT总投切次数的变化量，根据以上分析可知，Q越小算法越优越。
经实验，得到如下数据：
(1)a相上桥臂IGBT总的投切次数：
(2)a相上桥臂各子模块电压波动情况：
对以上两表格的实验数据进行统计，得到不同策略IGBT总投切次数与子模块电压波动大小曲线，如图4所示。
图4中，点1表示在传统策略下上桥臂各子模块IGBT总投切次数与电压波动大小的关系，点2表示在本策略下上桥臂各子模块IGBT总投切次数与电压波动大小的关系，点3表示在另一种调制策略下上桥臂各子模块IGBT总投切次数与电压波动大小的关系。用从点1至点2的实线的斜率的绝对值表示本策略的品质因数Q1，用从点1至点3的虚线的斜率的绝对值表示另一策略的品质因数Q2。由图可以看出，Q1明显小于Q2，表示本调制策略在降低相同IGBT投切次数的前提下，较另一种调制策略增加的子模块电压波动较小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于,构架在采用最近电平逼近调制策略的模块化多电平换流器上；包括以下步骤：
步骤1)分别检测出上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数均不为0，则执行步骤2)到步骤5)，如果上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数有一个为0，则执行特殊处理；
步骤2)分别获取上桥臂、下桥臂已经投入的子模块和未投入的各子模块电压瞬时值，对上桥臂、下桥臂已经投入的子模块电压和未投入的子模块电压分别进行排序，形成四个子模块序列；
步骤3)对这四个子模块序列进行处理，重新得到八组新的准备用于投入或者切除的子模块序列；
步骤4)根据本次步长时的调制波电压计算出本次步长上下桥臂分别应投入的子模块数，再根据上一步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数计算出本次步长相对上次步长需要多投入或多切除的子模块数量；
步骤5)根据桥臂电流方向以及优化过的投切策略从八组新的子模块序列中决定需要投入或切除的具体子模块编号，进行投入或者切除；
步骤6)对于上桥臂、下桥臂上一步长已投入的子模块数是零或未投入的子模块数是零的时候进行特殊处理。
2.根据权利要求1所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：步骤1)中，分别检测出上一个步长时上桥臂、下桥臂已经投入的子模块数和未投入的子模块数是指检测出上桥臂已经投入的子模块数npy和未投入的子模块数npw，下桥臂已经投入的子模块数nny和未投入的子模块数nnw。
3.根据权利要求1所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：步骤2)中，形成四个排序过的子模块序列分别为上桥臂已投入的子模块序列Xpy和未投入的子模块序列Xpw，下桥臂已投入的子模块序列Xny和未投入的子模块序列Xnw。
4.根据权利要求3所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：步骤3)中，重新得到八组准备用于投入或者切除的子模块序列是指：
(1)将Xpy中电压最高的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpgin；
(2)将Xpy中电压最低的子模块取出，放进Xpw中，重新排序，最终形成序列Xpdin；
(3)将Xny中电压最高的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xngin；
(4)将Xny中电压最低的子模块取出，放进Xnw中，重新排序，最终形成序列Xndin；
(5)将Xpw中电压最高的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpgout；
(6)将Xpw中电压最低的子模块取出，放进Xpy中，重新排序，最终形成序列Xpdout；
(7)将Xnw中电压最高的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xngout；
(8)将Xnw中电压最低的子模块取出，放进Xny中，重新排序，最终形成序列Xndout。
5.根据权利要求2所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：步骤4)中，
上桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中nup表示本次步长中上桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数，N表示上下桥臂总的投入的子模块数，Uref表示调制波瞬时电压，Uc表示子模块电容电压；
下桥臂本次步长应投入的子模块数利用公式计算，式中ndown表示本次步长中下桥臂根据调制波电压计算出的应该投入的子模块数；
则本次上下桥臂应该投入或者切除几个子模块用nup和ndown与上次步长中上下桥臂已经投入的子模块数量和未投入的子模块数量进行对比即可得出：(1)如果nup-npy＝m(m>0)，表明上桥臂需要投入m个子模块；(2)如果nup-npy＝m(m<0),表明上桥臂需要切除m个子模块；(3)如果nup-npy＝0,表明上桥臂不需要投入或者切除子模块，则本步长对阀发送的触发脉冲与上一步长相同；下桥臂与上桥臂同理；在(1)(2)两种情况下再执行后续步骤5)，在(3)情况下，则等待下一个步长到来时返回步骤1)。
6.根据权利要求4所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：步骤5)中，投切策略是指：
(1)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpy中切除一个电压最高的子模块，同时从Xpgin中选取电压最低的m+1个子模块投入；
(2)当上桥臂需要投入子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpy中切除一个电压最低的子模块，同时从Xpdin中选取电压最高的m+1个子模块投入；
(3)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xny中切除一个电压最高的子模块，同时从Xngin中选取电压最低的m+1个子模块投入；
(4)当下桥臂需要投入子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xny中切除一个电压最低的子模块，同时从Xndin中选取电压最高的m+1个子模块投入；
(5)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流大于等于0时，则从Xpw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpdout中选取电压最高的m+1个子模块切除；
(6)当上桥臂需要切除子模块m个，且上桥臂电流小于0时，则从Xpw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xpy中，同时从Xpgout中选取电压最低的m+1个子模块切除；
(7)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流大于等于0时，则从Xnw中找出一个电压最低的子模块，投入至Xny中，同时从Xndout中选取电压最高的m+1个子模块切除；
(8)当下桥臂需要切除子模块m个，且下桥臂电流小于0时，则从Xnw中找出一个电压最高的子模块，投入至Xny中，同时从Xngout中选取电压最低的m+1个子模块切除。
7.根据权利要求1所述的优化的MMC子模块电容电压均衡控制方法，其特征在于：特殊处理是指：
(1)当上桥臂或下桥臂上一步长投入的子模块数是零时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最低的m个子模块投入；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂未投入的子模块中选取电压最高的m个子模块投入；此时不考虑切除；
(2)当上桥臂或下桥臂上一步长未投入的子模块数是零时：在桥臂电流大于等于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最高的m个子模块切除；在桥臂电流小于0时，则直接从上桥臂或下桥臂投入的子模块中选取电压最低的m个子模块切除；此时不考虑投入。
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