1.一种模块化多电平矩阵变换器M3C电容电压平衡控制方法，所述M3C的三相输入与三相输出之间通过9个桥臂连接，每个桥臂的两端分别接三相输入中的一相和三相输出中的一相，每个桥臂的结构相同且串联有桥臂电感L和N个子模块，每个子模块包含有4个绝缘栅双极型晶体管IGBT和1个电容，每两个IGBT首尾相连构成子模块中的1个桥臂，4个IGBT对应两个桥臂，电容并联在这两个桥臂后，构成H桥式电路；其特征在于，所述方法包含如下步骤：

(S1)基于所述M3C的所有子模块的电容电压值和总电压参考值uref得到桥臂电流中输入电流分量的参考值；

*

(S2)根据M3C的输出侧的功率需求，得到输出侧的有功功率参考值P 和无功功率参考值* * *

Q，基于P和Q计算得到桥臂电流中输出电流分量的参考值；

(S3)基于所述M3C的所有子模块的电容电压值得到桥臂电流中循环电流分量的参考值；

(S4)基于步骤(S1)至(S3)得到的桥臂电流中输出电流分量、输入电流分量和循环电流分量的参考值计算桥臂电流参考值，并基于所述桥臂电流参考值与传感器测量得到的桥臂电流实际值的比较结果计算得到桥臂电压参考值；

(S5)将所述桥臂电压参考值进行载波移相调制，得到各个子模块的实际动作开关信号；

所述步骤(S3)具体包括如下步骤：(S31)通过电压传感器，采集M3C的所有子模块的电容电压值，算出M3C的桥臂电压值UC_xy和桥臂电压平均值 x为三相输入中各相的标号且x＝A,B,C，y为三相输出中各相的标号且y＝a,b,c；

(S32)将算出的桥臂电压值UC_xy与桥臂电压平均值 作差比较，得到9个桥臂的电压偏差信号ΔUc_xy；

(S33)从步骤(S32)得到的9个电压偏差信号ΔUc_xy中选取其中的8个信号，将这8个电压偏差信号进行比例积分控制，得到对应的8个桥臂的循环电流幅值；

(S34)从步骤(S33)得到的8个桥臂的循环电流幅值中，选取其中的4个循环电流幅值，乘以与输入侧电网电压同相的单位正弦波cos(ωit+α)，ωi为输入电压的角频率，α为输入电压的相位角，得到这4个桥臂中注入的输入频率的循环电流；将剩余的4个电流乘以与输出侧电网电压同相的单位正弦波cos(ωot+θ)，ωo为输出电压的角频率，θ为输出电压的相位角，得到这剩余的4个桥臂中注入的输出频率的循环电流；

(S35)基于各桥臂中的输出频率的循环电流和各桥臂中输入频率的循环电流以及以下约束条件，算出所述M3C的9个桥臂中的循环电流分量参考值，其中ixy_cir_i表示各桥臂中输入频率的循环电流分量，ixy_cir_o表示各桥臂中的输出频率的循环电流分量；桥臂中的循环电流分量的参考值记为ixy_cir，是ixy_cir_i与ixy_cir_o之和。

2.根据权利要求1所述模块化多电平矩阵变换器M3C电容电压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤(S1)具体包括如下步骤：(S11)通过电压传感器，采集M3C的所有子模块的电容电压值，算出M3C的整体电容电压uc‑t，再通过滤波器，除去交流波动，得到滤波后的电容电压UC；

(S12)将UC与M3C的总电压参考值uref比较，经由比例积分控制器控制，得到输入电流在*

同步旋转坐标系下直轴电流参考值id‑i，为确保为单位功率因数，将输入电流在同步旋转*

坐标系下交轴电流参考值iq‑i设置为0；

(S13)根据式(1)确定桥臂电流中输入电流分量的同步旋转坐标系到三相静止坐标系* *

的坐标变换矩阵Tdq/abc_i，再根据式(2)基于Tdq/abc_i和步骤(S12)中得到的id‑i和iq‑i计算得*

到输入电流在三相静止坐标系下的电流参考值ix，x＝A，B，C为三相输入中各相的标号；其中：

其中，θi为M3C的三相输入电压的相位角，等于输入电流的角频率wi与时间t的乘积；

*

(S14)根据所述M3C的对称性，基于i x计算得到桥臂电流中的输入电流分量参考值，即*

1/3×ix。

3.根据权利要求1所述模块化多电平矩阵变换器M3C电容电压平衡控制方法，其特征在* *

于，步骤(S2)中，基于P和Q计算得到桥臂电流中输出电流分量参考值，具体包括如下步骤：* * *

(S21)根据式(3)基于P 和Q得到输出电流在同步旋转坐标系下直轴参考值id_o和交轴*

电流参考值iq_o，其中ud表示M3C的三相输出电压转换到同步旋转坐标系下的直轴输出电压分量；

(S22)根据式(4)确定桥臂电流中输出电流分量的同步旋转坐标系到三相静止坐标系* *

的坐标变换矩阵Tdq/abc_o，再根据式(5)基于Tdq/abc_o和步骤(S21)得到的id_o和iq_o计算得到*

输出电流在三相静止坐标系下的电流参考值iy，y＝a，b，c为三相输出中各相的标号，其中：其中，θo为M3C的三相输出电压的相位角，等于输出电流的角频率wo与时间t的乘积；

*

(S23)根据所述M3C的对称性，基于i y计算得到桥臂电流中的输出电流分量参考值，即*

1/3×iy。

4.根据权利要求1所述模块化多电平矩阵变换器M3C电容电压平衡控制方法，其特征在于，步骤(S4)具体包括如下步骤：(S41)对各桥臂电流中输入电流分量的参考值、桥臂电流中输出电流分量的参考值以*

及桥臂电流中循环电流分量的参考值求和，得到对应桥臂电流参考值，记为ixy，x为三相输入中各相的标号且x＝A,B,C，y为三相输出中各相的标号且y＝a,b,c；

*

(S42)将各桥臂电流参考值ixy与对应桥臂电流实际值ixy作差比较，经过比例积分控制器控制，得到所述M3C的各桥臂电感电压u1，再经过输入电压、输出电压的前馈控制，根据式* *

(8)得出桥臂电压参考值uxy，并通过所述桥臂电压参考值uxy去生成控制M3C子模块开通关断的信号；

*

uxy＝ux‑uy‑u1    (8)其中，ux表示所述M3C中x相的输入电压，x＝A,B,C,uy表示所述M3C中y相的输出电压，y＝a,b,c。