本发明涉及一种多电平逆变器混合调制方法及装置，属于级联多电平逆变器。
背景技术：
1、当前，基于脉宽调制策略的多电平逆变器以其优异的谐波性能、高效率、低dv/dt等优点被广泛应用于高压直流输电系统、柔性交流输电系统和储能系统等中高压电力调节系统，以及电力机车、工业电机和电动汽车等大功率驱动场合中。其中，采用不等直流电压源供电的非对称级联多电平逆变器能够有效减少开关管数目并提高开关器件利用效率，为多电平逆变器的发展开辟了新的思路。相比于对称结构的级联式拓扑而言，非对称级联多电平逆变器在相等的级联模块数目时可以输出更多的电平，提升输出电能质量，低成本、高效、高性能使其受到了越来越多的研究和关注。
2、尽管存在诸多优势，但在传统多电平调制下，非对称级联多电平逆变器面临着级联数有限、功率不均衡以及功率倒灌的安全隐患。由于各级联模块独立输出有功功率，在调制过程中需控制不同级联模块的平均输出功率，对于多绕组移相变压器或蓄电池组供电的非对称级联多电平逆变器型逆变器而言，这是因为功率不均衡会造成直流侧电源的放电特性不一致，导致电源电压出现偏差，在输出电压中引入大量低次谐波，同时会引起电源使用寿命存在较大差异，增加额外的维护成本。在传统的调制技术中，仅载波移相策略可以实现级联模块间的功率均衡控制，但存在逆变器输出电压谐波特性较差的问题。
3、另一方面，高压模块输出有功功率流向低压模块所产生的功率倒灌问题也对逆变器带来不利影响。首先，功率倒灌会影响系统的电压稳定性，引入额外的电压降，导致直流链路电压的波动超出允许范围，影响逆变器的整体性能和可靠性；其次，功率倒灌会导致系统中的电流失真，改变子模块间的电流分布，引入非线性电流和谐波失真，增加损耗，降低效率，并可能导致逆变器组件过热；此外，功率倒灌还可能向电网或其他连接设备引入谐波和失真，影响电压稳定性和频率稳定性，增加电磁干扰，影响系统的运行稳定性。最后，为了减少功率倒灌带来的影响，需要采用复杂的控制策略，这增加了系统的复杂性和成本。
技术实现思路
1、针对非对称级联多电平逆变器当前面临的级联模块数有限、功率不均衡的问题，本发明提供一种多电平逆变器混合调制方法及装置。
2、本发明的一种多电平逆变器混合调制方法，该方法适用于非对称级联多电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括级联在一起的单个高压模块和n-1个低压模块；
3、所有级联模块输出电压极性非异，高压模块采用低频阶梯波调制；
4、低压模块采用基于载波置换的高频载波移幅调制：
5、to为调制波周期，以to/2周期为一个调制区域，在同一调制区域内，各低压模块载波波形互不重合；
6、低压模块的载波置换周期为(n-1)to，前(n-1)to/2周期中包括n种波形，且n-1种波形以不同排序分布在各个低压模块的前(n-1)to/2周期内；
7、在载波置换周期内，每个低压模块载波波形关于中心点中心对称，所述中心点为t＝(n-1)to/2与坐标轴的交点；
8、根据逆变器的电平数，将载波在空间上划分多个层域，每个层域对应一个电压电平，载波在这些层域内通过调节相位和幅度来控制低压模块的输出电压；各低压模块在载波置换周期的前n个调制区域的载波分布层域不同。
9、作为优选，所述高压模块采用正弦调制波：
10、vmh＝(k+n-1)mesin(ωt)
11、其中，vmh表示正弦调制波电压值，m表示调制度(0≤m≤1)，高压模块直流侧电压为ke，每个低压模块直流侧电压为e，k表示比例。
12、作为优选，高压模块的低频阶梯波为：
13、
14、其中，vcr1+表示正阶梯载波电压值，vcr1-表示负阶梯载波电压值，n为多电平逆变器输出电压的最高电平，θ0为高压模块的导通角。
15、作为优选，高压模块的导通角θ0为：
16、
17、作为优选，主模块的平均输出功率为：
18、
19、其中，io为多电平逆变器输出电流幅值，为功率因数角。
20、本发明还提供一种多电平逆变器混合调制装置，该置适用于非对称级联多电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括级联在一起的单个高压模块和n-1个低压模块；所述调制装置包括主调制模块和辅调制模块；
21、主调制模块，用于对高压模块采用低频阶梯波调制；
22、辅调制模块，用于对低压模块采用基于载波置换的高频载波移幅调制：
23、to为调制波周期，以to/2周期为一个调制区域，在同一调制区域内，各低压模块载波波形互不重合；
24、低压模块的载波置换周期为n-1to，前n-1to/2周期中包括n种波形，且n-1种波形以不同排序分布在各个低压模块的前n-1to/2周期内；
25、在载波置换周期内，每个低压模块载波波形关于中心点中心对称，所述中心点为t＝(n-1)to/2与坐标轴的交点；
26、根据逆变器的电平数，将载波在空间上划分多个层域，每个层域对应一个电压电平，载波在这些层域内通过调节相位和幅度来控制低压模块的输出电压；各低压模块在载波置换周期的前n个调制区域的载波分布层域不同。
27、主调制模块和辅调制模块使所有级联模块输出电压极性非异。
28、本发明的有益效果，本发明所提出非对称级联多电平逆变器的混合调制方法，能够适用于具有多个级联模块数的非对称级联多电平逆变器，有利于进一步增加逆变器输出电平数从而获取更高质量的输出电压波形。当低压模块遵循载波置换原则时，逆变器所有模块能够在输出电压极性非异的同时，在全调制范围下保持输出功率之比为k:1:···:1，妥善解决功率不均衡以及功率倒灌问题。
1.多电平逆变器混合调制方法，其特征在于，所述方法适用于非对称级联多电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括级联在一起的单个高压模块和n-1个低压模块；
2.根据权利要求1所述的多电平逆变器混合调制方法，其特征在于，所述高压模块采用正弦调制波：
3.根据权利要求2所述的多电平逆变器混合调制方法，其特征在于，高压模块的低频阶梯波为：
4.根据权利要求3所述的多电平逆变器混合调制方法，其特征在于，高压模块的导通角θ0为：
5.根据权利要求4所述的多电平逆变器混合调制方法，其特征在于，主模块的平均输出功率为：
6.多电平逆变器混合调制装置，其特征在于，所述装置适用于非对称级联多电平逆变器拓扑结构，该拓扑结构包括级联在一起的单个高压模块和n-1个低压模块；所述调制装置包括主调制模块和辅调制模块；
