CN112910292B - 一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法及MMC - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法及MMC，属于电压变换器领域，MMC的各桥臂均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，SiC子模块上施加有0‑0.5区间内波动的桥臂三角载波，方法包括：计算桥臂电压与桥臂中Si子模块的平均额定电容电压之间的比值，得到比值的整数部分和小数部分；根据整数部分与桥臂中Si子模块的数量之间的大小关系、小数部分与0.5之间的大小关系以及桥臂电流的方向控制桥臂中Si子模块和SiC子模块的状态，以输出全桥臂电压。该调制方法可以将SiC子模块中开关管的阻断电压减小一半，从而降低对SiC MOSFET的要求，并将桥臂电压阶梯数提升一倍，提高桥臂电压波形质量，兼顾MMC的总损耗、输出波形质量和成本，更适用于工业应用。

Description

一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法及MMC

技术领域

本发明属于电压变换器领域，更具体地，涉及一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法及MMC。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)以其良好的模块性、灵活的可扩展性和良好的波形质量，在直流输电、电机驱动、可再生能源集成等方面有着广阔的应用前景，研究一种模块化多电平变换器及其调制方法存在重要的意义。

宽禁带半导体器件在MMC中有很好的应用前景，如SiC功率器件。然而，SiC MOSFET在MMC应用中面临着几个问题。首先是成本问题，在大电流区域，SiC MOSFET的成本是SiIGBT的8倍左右。其次，批量生产的大电流SiC器件的额定电压仅为1.7kV，而MMC常用的SiIGBT的额定电压可达3.3kV以上，而且SiC MOSFET的成本随着额定电压的增加呈指数增长。再者，用SiC MOSFET替换MMC中所有的Si IGBT并不能保证更低的功率损耗，因为Si IGBT有两种载流子传导电流，导致更高的电导率。因此，如何在保证MMC的总损耗、输出波形质量和成本的前提下，降低对MMC中SiC MOSFET的要求，是本领域技术人员关心的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法及MMC，其目的在于将SiC子模块中开关管的阻断电压减小一半，降低了对SiC MOSFET的要求，并将桥臂电压阶梯数提升一倍，提高桥臂电压波形质量，兼顾MMC的总损耗、输出波形质量和成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，所述MMC包括串联的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，各模块串联，所述SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波，方法包括：S1，计算桥臂电压与桥臂中Si子模块的平均额定电容电压之间的比值，得到所述比值的整数部分和小数部分，所述桥臂为所述上桥臂或下桥臂；S2，当所述整数部分小于所述桥臂中Si子模块的数量时，将所述桥臂中整数部分个Si子模块进行投入，若所述小数部分小于0.5，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态，若所述小数部分大于0.5，根据桥臂电流的方向控制所述一SiC子模块正投入或负投入，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态；当所述整数部分不小于所述桥臂中Si子模块的数量时，将所述桥臂中的Si子模块全部进行投入，若所述小数部分小于0.5，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态，若所述小数部分大于0.5，根据桥臂电流的方向控制所述一SiC子模块正投入或切除，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态；其中，当所述桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，所述一SiC子模块为所述桥臂中电容电压高的SiC子模块，否则，所述一SiC子模块为所述桥臂中电容电压低的SiC子模块。

更进一步地，所述S2中控制SiC子模块处于正投入PWM状态包括：当所述小数部分小于0.5时，将所述小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当所述小数部分大于0.5时，将所述小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减，若相减结果大于0，控制所述SiC子模块输出正电平，若相减结果小于0，控制所述SiC子模块输出零电平。

更进一步地，所述S2中控制SiC子模块处于负投入PWM状态包括：当所述小数部分小于0.5时，将所述小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当所述小数部分大于0.5时，将所述小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减，若相减结果大于0，控制所述SiC子模块输出负电平，若相减结果小于0，控制所述SiC子模块输出零电平。

更进一步地，所述S2之前还包括：根据所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态和电容电压，对所述桥臂中的Si子模块进行排序；所述S2中按照排序后的顺序依次投入所述桥臂中的Si子模块。

更进一步地，所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态为充电状态，按照Si子模块电容电压升序的方式对所述桥臂中的Si子模块进行排序。

更进一步地，所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态为放电状态，按照Si子模块电容电压降序的方式对所述桥臂中的Si子模块进行排序。

更进一步地，所述整数部分和小数部分为：

其中，N_STEP为所述整数部分，N_PWM为所述小数部分，u_arm为所述桥臂电压，U_C为所述桥臂中Si子模块的平均额定电容电压，floor(·)为向下取整函数。

更进一步地，所述S2之后还包括：S3，判断所述桥臂中相邻两个周期内对应的整数部分是否相等，若不相等，重复执行所述S1-S2，否则，保持所述桥臂中各模块的状态不变，以持续输出全桥臂电压。

按照本发明的另一个方面，提供了一种设置有半电压SiC子模块的MMC，包括上桥臂、下桥臂和控制单元，所述上桥臂和下桥臂串联且均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，各模块串联，所述SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波；所述控制单元与所述各模块连接，用于执行如上所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法。

更进一步地，所述SiC子模块采用SiC MOSFET全桥拓扑结构，所述Si子模块采用SiIGBT半桥拓扑结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：在MMC的每个桥臂中设置两个SiC子模块，其他模块为Si子模块，通过控制Si子模块的状态以输出桥臂电压的整数部分，通过控制这两个SiC子模块的投切状态以输出桥臂电压的小数部分，是的SiC模块中开关管的阻断电压减小一般，并使得桥臂电压的阶梯数提高一倍，提升桥臂电压的波形质量；根据SiC子模块的正负投入状态、小数部分与桥臂载波信号的瞬时值的比较结果，控制SiC子模块的输出电平，输出各桥臂电压的小数部分，使SiC子模块工作在PWM模式；通过上述过程，将大部分开关动作由Si子模块转移到SiC子模块，降低了Si IGBT的开关频率，并充分利用SiC MOSFET低开关损耗与Si IGBT低成本以及低导通损耗的特点，降低了MMC的总损耗和成本，效率更高；除此之外，投入或切除Si子模块时，按照电容电压排序结果依次投入Si子模块，以维持Si子模块和SiC子模块的电容电压平衡，并进一步降低了Si子模块的开关频率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的设置有半电压SiC子模块的MMC的拓扑结构示意图；

图3A为本发明一实施例中桥臂电压的波形图；

图3B为本发明一实施例中桥臂电压整数部分的波形图；

图3C为本发明一实施例中桥臂电压小数部分的波形图；

图4A为本发明另一实施例中桥臂电压的波形图；

图4B为本发明另一实施例中桥臂电压整数部分的波形图；

图4C为本发明另一实施例中桥臂电压小数部分的波形图；

图5为本发明实施例中提供的实验波形图；

图6为本发明实施例提供的调制方法与传统调制方法之间的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1为本发明实施例提供的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法的流程图。参阅图1，结合图2-图6，对本实施例中设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法进行详细说明。

参阅图2，该MMC包括串联的上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂均包括两个SiC子模块(SM_1A、SM_1B)和多个Si子模块(SM₂-SM_N)，各模块串联。SiC子模块采用SiC MOSFET全桥拓扑结构，Si子模块采用Si IGBT半桥拓扑结构。SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波。

控制单元与各个SiC子模块和Si子模块中的相连，用于执行该设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，方法包括操作S1-操作S2。

操作S1，计算桥臂电压与桥臂中Si子模块的平均额定电容电压之间的比值，得到比值的整数部分和小数部分，桥臂为上桥臂或下桥臂。

具体的，以上桥臂为例，根据上桥臂电压、上桥臂中Si子模块的平均额定电容电压计算上桥臂整数投入模块数和小数投入模块数。整数投入模块数是比值的整数部分，用来表示投入多少Si子模块来得到上桥臂电压的整数部分；小数投入模块数是比值的小数部分，用来表示上桥臂中SiC子模块以相应的占空比断续输出模块电容电压，以得到上桥臂电压的小数部分。

本发明实施例中，整数部分N_STEP和小数部分N_PWM分别为：

其中，u_arm为桥臂电压，U_C为桥臂中Si子模块的平均额定电容电压，floor(·)为向下取整函数。

根据本发明实施例，在执行操作S2之前还包括操作S1′，操作S1′可以在操作S1之前，也可以在操作S1和操作S2之间。

在操作S1′中，根据桥臂中Si子模块的电容充放电状态和电容电压，对桥臂中的Si子模块进行排序。

首先，需要基于桥臂电流和桥臂电压确定桥臂中Si子模块的电容充放电状态。具体地，基于桥臂电流i_arm和桥臂电压u_arm计算桥臂中各模块电容的充放电标志位flag_C＝i_armu_arm，任一桥臂中各模块电容的充放电标志位相同。当flag_C≥0时，桥臂中各模块电容为充电状态；当flag_C＜0时，桥臂中各模块电容为放电状态。由此，可以认为：对于任一桥臂，当桥臂电流与桥臂电压同相时，桥臂中各模块电容为充电状态，当桥臂电流与桥臂电压反相时，桥臂中各模块电容为放电状态。

进一步地，根据得到的电容充放电状态，按照电容电压升序或降序的方式对桥臂中的Si子模块进行排序。具体地，当桥臂中Si子模块的电容充放电状态为充电状态，按照Si子模块电容电压升序的方式对桥臂中的Si子模块进行排序；当桥臂中Si子模块的电容充放电状态为放电状态，按照Si子模块电容电压降序的方式对桥臂中的Si子模块进行排序。

操作S2，根据整数部分与桥臂中Si子模块的数量之间的大小关系、小数部分与0.5之间的大小关系以及桥臂电流的方向控制桥臂中各模块的状态，来得到相应的桥臂电压。

具体地，对于任一桥臂而言，桥臂中的子模块控制分为以下几种情况：

(1)整数部分N_STEP小于桥臂中Si子模块的数量，小数部分N_PWM大于0小于0.5。此情况下，将桥臂中整数部分个Si子模块进行投入，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态。具体地，当桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于负投入PWM状态。当桥臂中SiC子模块的电容电压之和小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于负投入PWM状态。该情况下，当SiC子模块处于负投入或负投入PWM状态时，整数部分N_STEP加1，相应的Si子模块投入数量加1，以维持桥臂输出电压。

(2)整数部分N_STEP小于桥臂中Si子模块的数量，小数部分N_PWM大于0.5小于1。此情况下，将桥臂中整数部分个Si子模块进行投入，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块正投入或负投入，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态。具体地，当桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入状态，并控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于负投入状态，并控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于负投入PWM状态。当桥臂中SiC子模块的电容电压之和小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入状态，并控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于负投入状态，并控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于负投入PWM状态。该情况下，当SiC子模块处于负投入或负投入PWM状态时，整数部分N_STEP加1，相应的Si子模块投入数量加1，以维持桥臂输出电压。

(3)整数部分N_STEP不小于桥臂中Si子模块的数量，小数部分N_PWM大于0小于0.5。此情况下，将桥臂中所有Si子模块进行投入，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态。具体地，当桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于切除状态。当桥臂中SiC子模块的电容电压之和小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于切除状态。

(4)整数部分N_STEP不小于桥臂中Si子模块的数量，小数部分N_PWM大于0.5小于1。此情况下，将桥臂中所有Si子模块进行投入，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块正投入或切除，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态。具体地，当桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入状态，并控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于切除状态，并控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于切除状态。当桥臂中SiC子模块的电容电压之和小于Si子模块的平均电容电压时，若桥臂电流小于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于正投入状态，并控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于正投入PWM状态；若桥臂电流大于0，控制桥臂中电容电压低的SiC子模块处于切除状态，并控制桥臂中电容电压高的SiC子模块处于切除状态。

根据本发明实施例，操作S2中，投入Si子模块时，应按照操作S1′中得到的排序结果依次投入桥臂中的Si子模块，以维持Si子模块和SiC子模块的电容电压平衡。

操作S2中，控制SiC子模块正投入，是指使SiC子模块输出正电平。控制SiC子模块负投入，是指使SiC子模块输出负电平。控制SiC子模块处于正投入PWM状态包括：当小数部分小于0.5时，将小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当小数部分大于0.5时，将小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减；若相减结果大于0，控制SiC子模块输出正电平，若相减结果小于0，控制SiC子模块输出零电平。控制SiC子模块处于负投入PWM状态包括：当小数部分小于0.5时，将小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当小数部分大于0.5时，将小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减；若相减结果大于0，控制SiC子模块输出负电平，若相减结果小于0，控制SiC子模块输出零电平。

根据本发明的实施例，操作S2之后还包括操作S3：判断桥臂中相邻两个周期内对应的整数部分是否相等，若不相等，重复执行操作S1-操作S2，否则，保持桥臂中各模块的状态不变，以持续输出全桥臂电压。

以下桥臂为例，结合图3A-图4C，对该调制方法进行说明。参阅图3A和图4A，示出了下桥臂电压的波形图，根据桥臂电压u计算Si子模块和SiC子模块的投入数，并分为整数部分N_STEP和小数部分N_PWM，整数部分N_STEP如图3B和图4B所示，小数部分N_PWM如图3C和图4C所示。桥臂中有N+2个模块，其中包括N个Si子模块与两个SiC子模块；每个Si子模块按照电压整数部分工作在NLM调制模式，并承担U_dc/N的直流母线电压，以输出桥臂电压整数部分；每个SiC子模块叠加工作在PWM模式，并承担U_dc/4N的直流母线电压，以输出桥臂电压小数部分。由于桥臂电流存在偏置，若SiC子模块仅正投入，电容电压会飙升，导致各模块电压分布不均匀，电压集中在SiC子模块上而Si子模块电压过小，进而导致SiC MOSFET烧毁。在Si子模块投入数没有达到最大值时，若两个SiC子模块电容电压之和高于Si子模块平均电容电压时，可根据桥臂电流方向进行负投入放电，来稳定SiC子模块电容电压。此时Si子模块投入数加1，以稳定桥臂电压。具体的，当SiC子模块电压超过Si子模块平均电容电压时，将SiC子模块负投入放电，其调制波如图4C所示；此时整数投入模块数加1，Si子模块的调制波如图4B所示。若整数投入模块数已达到N(最大值)，则禁止SiC子模块进行负投入。本发明通过负投入来增加SiC子模块一个周期中放电时长，从而避免了因桥臂电流存在偏置造成的SiC子模块电容电压飙升。

进一步地，通过实验来验证本实施例中调制方法的可行性，实验结果如图5所示。参阅图5，以每个桥臂包括3个Si子模块、2个SiC子模块为例，其中，u_p为桥臂电压，u_SM1、u_SM2为SiC子模块端口电压，u_SM3、u_SM4为Si子模块端口电压，模块端口电压的每一次跳变表示模块的一次开关动作。从图5中可以看出，本实施例提出的调制方法将PWM调制固定在两个SiC子模块中，两个SiC子模块的电压为Si子模块电压的一半，从而将SiC MOSFET的阻断电压减小一般；此外，Si子模块(SM3与SM4)中大量的电压跳变集中到了SiC子模块(SM1与SM2)上，Si子模块中开关动作次数明显降低，大大降低了Si子模块的开关频率，从而降低总损耗，效率较高。同时，由图中u_p波形可知，本实施例提供的调制方法具有8个电平数，与每个桥臂4个模块的传统MMC相比电平数提高了一倍。

参阅图6，图6上方的波形图为上下桥臂中仅设置一个SiC子模块实现桥臂电压的小数部分时的波形图，图6下方的波形图为基于本实施例中调制方法控制上下桥臂中设置两个SiC子模块实现桥臂电压小数部分时的波形图，对比分析可以看出，相对于桥臂中仅设置一个SiC子模块而言，本实施例中的结构及控制方法实现了阻断电压减半、阶梯数提升一倍、波形质量提高的效果。

本发明实施例还提供了一种设置有半电压SiC子模块的MMC，如图2所示。该设置有半电压SiC子模块的MMC包括上桥臂、下桥臂和控制单元，上桥臂和下桥臂串联且均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，各模块串联。SiC子模块采用SiC MOSFET全桥拓扑结构，Si子模块采用Si IGBT半桥拓扑结构，SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波。控制单元与各模块连接，用于执行如图1-图6所示实施例中设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，以对各桥臂中的开关管进行控制，此处不再赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述MMC包括串联的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，各模块串联，所述SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波，方法包括：

S1，计算桥臂电压与桥臂中Si子模块的平均额定电容电压之间的比值，得到所述比值的整数部分和小数部分，所述桥臂为所述上桥臂或下桥臂；

S2，当所述整数部分小于所述桥臂中Si子模块的数量时，将所述桥臂中整数部分个Si子模块进行投入，若所述小数部分小于0.5，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态，若所述小数部分大于0.5，根据桥臂电流的方向控制所述一SiC子模块正投入或负投入，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或负投入PWM状态；

当所述整数部分不小于所述桥臂中Si子模块的数量时，将所述桥臂中的Si子模块全部进行投入，若所述小数部分小于0.5，根据桥臂电流的方向控制一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态，若所述小数部分大于0.5，根据桥臂电流的方向控制所述一SiC子模块正投入或切除，并控制另一SiC子模块处于正投入PWM状态或切除状态；

其中，当所述桥臂中SiC子模块的电容电压之和不小于Si子模块的平均电容电压时，所述一SiC子模块为所述桥臂中电容电压高的SiC子模块，否则，所述一SiC子模块为所述桥臂中电容电压低的SiC子模块；

所述S2中控制SiC子模块处于正投入PWM状态包括：当所述小数部分小于0.5时，将所述小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当所述小数部分大于0.5时，将所述小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减，若相减结果大于0，控制所述SiC子模块输出正电平，若相减结果小于0，控制所述SiC子模块输出零电平；

所述S2中控制SiC子模块处于负投入PWM状态包括：当所述小数部分小于0.5时，将所述小数部分与桥臂三角载波的瞬时值相减，当所述小数部分大于0.5时，将所述小数部分减去0.5之后与桥臂三角载波的瞬时值相减，若相减结果大于0，控制所述SiC子模块输出负电平，若相减结果小于0，控制所述SiC子模块输出零电平。

2.如权利要求1所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述S2之前还包括：根据所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态和电容电压，对所述桥臂中的Si子模块进行排序；

所述S2中按照排序后的顺序依次投入所述桥臂中的Si子模块。

3.如权利要求2所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态为充电状态，按照Si子模块电容电压升序的方式对所述桥臂中的Si子模块进行排序。

4.如权利要求2所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述桥臂中Si子模块的电容充放电状态为放电状态，按照Si子模块电容电压降序的方式对所述桥臂中的Si子模块进行排序。

5.如权利要求1所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述整数部分和小数部分为：

其中，N_STEP为所述整数部分，N_PWM为所述小数部分，u_arm为所述桥臂电压，U_C为所述桥臂中Si子模块的平均额定电容电压，floor(·)为向下取整函数。

6.如权利要求1-5任一项所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法，其特征在于，所述S2之后还包括：

S3，判断所述桥臂中相邻两个周期内对应的整数部分是否相等，若不相等，重复执行所述S1-S2，否则，保持所述桥臂中各模块的状态不变，以持续输出全桥臂电压。

7.一种设置有半电压SiC子模块的MMC，其特征在于，包括上桥臂、下桥臂和控制单元，所述上桥臂和下桥臂串联且均包括两个SiC子模块和多个Si子模块，各模块串联，所述SiC子模块上施加有0-0.5区间内波动的桥臂三角载波；所述控制单元与所述各模块连接，用于执行如权利要求1-6任一项所述的设置有半电压SiC子模块的MMC的调制方法。

8.如权利要求7所述的设置有半电压SiC子模块的MMC，其特征在于，所述SiC子模块采用SiC MOSFET全桥拓扑结构，所述Si子模块采用Si IGBT半桥拓扑结构。

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