本公开涉及电力电子变流器控制，特别涉及一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法。
背景技术：
1、变流器作为新能源发电系统和电网的接口，为保证产品运行质量，功率模块是变流器内最重要的硬件模组之一。功率模块的控制方式，直接影响变流器的运行效率和维护成本。
2、新能源发电需求，使机组整流器采用大容量多电平拓扑。随着电网并网导则和机组可靠性要求日益严格，大容量新能源机组采用全功率变流器是趋势所在。变流器采用三电平功率模块能够显著提高单台变流器容量，并提高机组可靠性。基于集成门极换流晶闸管(igct)的风电全功率变流器最高容量已经超过10mw。变流器采用有源中性点钳位三电平(active neutral point clamped，简称anpc)功率模块，比较传统无源中性点钳位三电平(neutral point clamped，简称npc)，能够降低功率半导体的温度差距，显著提高变流器的功率密度。
3、新能源并网需求，使机组并网变流器控制的多模式切换应用场景增多。包括：跟网控制，要求变流器运行于最大功率跟踪控制(mppt)，向并网点输出有功(p)。在电网电压故障下，要求并网变流器持续输出无功(q)支撑并网点的电压幅值。虽然电网电压故障运行模式短暂，但是新能源机组并网的必备功能。构网控制，要求并网变流器向并网点稳定输出有功和无功(p/q)。直流母线增加储能电池的并网变流器，在黑启动过程中，构网控制还要求并网变流器以电压与频率控制(v/f)和下垂控制(droop)，来恢复微网。综合来说，构网控制要求并网变流器灵活输出有功和无功(p/q)来支撑电网。
4、新能源机组发电具有明显的随机性与波动性，并网变流器长期运行于中低负荷，少量时段运行于满负荷情况。并网变流器运行于最大功率跟踪控制(mppt)能够最大化新能源机组发电量，提高投资收益率。目前，并网变流器运行于稳定输出有功与无功(p/q)构网模式的示范工程数量也逐渐增多。新型电力系统要求新能源发电机组在最大输出有功(p)，与稳定输出无功(q)控制间的灵活切换。
5、现有的技术，对比npc功率模块，anpc功率模块采用了冗余开关状态来转移特定功率半导体的开关损耗。anpc拓扑功率密度可以提高。但anpc功率模块也增加了开关损耗，同时增加了全控功率半导体的驱动器损耗。
6、例如，在大功率变流器中最常见的集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor，简称igct)。由于igct驱动在关断时需要电容组进行大电流转移，稳态时又需要持续注入维持电流确保导通状态，因此igct驱动需要从电源侧输入更多功率确保关断电容组电压以及维持电流水平的稳定。
7、机组运行于最大功率跟踪模式下，并网变流器npc功率模块的通流路径与anpc功率模块的相同。但是npc功率模块降低了变流器的控制复杂度，也降低了全控功率半导体的驱动器损耗。三相npc功率模块共减少了六只全控功率半导体的驱动器损耗。因此，并网变流器功率模块使用npc拓扑模态的效率高于anpc拓扑模态。
8、在构网和电网电压故障穿越下，要求并网变流器输出稳定无功(q)来支撑并网点电压。anpc功率模块可以优化开关状态来选择电流在功率模块中的路径，优化功率半导体的开关与导通损耗，降低开关热应力。anpc功率模块以牺牲驱动器损耗，来优化功率半导体的开关与导通损耗。此种构网功能下，并网变流器功率模块使用anpc拓扑模态的效率高于npc拓扑模态。
9、在最重要的两种并网模式(跟网和构网)间，新能源机组功率模块如果能够在npc与anpc做到模态的无缝切换，将能够减少全控功率半导体的驱动器损耗，提高机组运行效率，提高机组发电量。
10、有源中性点钳位三电平功率模块的拓扑，是包括了无源中性点钳位三电平拓扑的。理论上，是把无源中性点钳位三电平拓扑，当作是有源中性点钳位三电平拓扑在硬件故障下的变通选择。但是实践上，功率模块异常属于严重的硬件故障，要求故障功率模块退出运行。在没有冗余功率模块条件下，整台变流器都需要退出运行。
技术实现思路
1、针对上述问题，本公开提供一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法。
2、第一方面，一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，所述方法包括：
3、设定所述并网变流器的运行模式包括：跟网控制模式、构网模式，以及电压故障模式；
4、根据运行模式，指令并网变流器，实现并网变流器在无源中性点钳位拓扑和有源中性点钳位拓扑之间切换；其中，
5、所述跟网控制模式下，所述并网变流器以无源中性点钳位拓扑运行；所述构网模式和电压故障模式下，所述并网变流器以有源中性点钳位拓扑运行。
6、进一步的，所述并网变流器包括全控型功率半导体器件。
7、进一步的，控制所述全控型功率半导体器件的开关状态，实现并网变流器在无源中性点钳位拓扑和有源中性点钳位拓扑之间切换。
8、进一步的，所述并网变流器为多电平功率模块。
9、进一步的，所述并网变流器为有源中性点钳位三电平功率模块。
10、进一步的，交流母线侧并联储能电池的并网变流器，在黑启动过程中，所述构网模式包括电压与频率控制模式和下垂控制模式。
11、进一步的，在跟网模式或构网模式下，根据向电网输出有功功率与无功功率的比例，指令并网变流器在无源中性点钳位拓扑和有源中性点钳位拓扑之间切换。
12、进一步的，在电压故障模式下，指令并网变流器在无源中性点钳位拓扑和有源中性点钳位拓扑之间交替切换。
13、进一步的，有源中性点钳位拓扑与无源中性点钳位拓扑交替切换运行时，基于并网变流器交流出口处的电流方向，和当前拓扑模态与开关状态，判断并网变流器是否运行于有效开关状态。
14、进一步的，有效开关状态下，并网变流器继续在当前拓扑模态中运行，并进行有效开关状态循环，直到并网变流器交流出口处的电流方向发生改变；当确认电流方向发生改变后，指令并网变流器切换拓扑模态。
15、进一步的，非有效开关状态下，指令并网变流器切换拓扑模态。
16、第二方面，一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
17、存储器，存储有计算机程序；
18、处理器，用于执行存储器上所存储的计算机程序时，实现上述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法。
19、第三方面，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法。
20、本公开至少具备以下有益效果：
21、本公开使用软件方法灵活切换功率模块的工作拓扑，不需要变更硬件，在变流器多种并网功能下，都能优化电流工作路径，降低半导体开关损耗，提高机组发电量。灵活切换功率模块的工作拓扑，不需要闭锁停机，也不需要硬件变更，提高变流器运行灵活性。灵活切换功率模块的工作拓扑，切换过程中功率半导体为软开关即开通和关断损耗可以忽略，提高变流器运行灵活性。
22、本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求1至3任一项所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
11.根据权利要求9所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法，其特征在于，
12.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
13.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-11中任一项所述的一种并网变流器的三电平功率模块变模态控制方法。
