4依次導通，儲能元件Cl和C2充電,換流器模塊單元進入正向電流閉鎖狀態(tài),如圖6所示；
[0066](6)開關管Tl至T5加關斷信號，在負向電流下，續(xù)流二極管D3、D6、D2依次導通，儲能元件Cl和C2充電，換流器模塊單元進入負向電流閉鎖狀態(tài)，如圖7所示。
[0067]如圖8所示，本發(fā)明還提供一種由前述換流器模塊單元構成的模塊化多電平換流器，包括上橋臂和下橋臂，所述上、下橋臂均包括有相互級聯(lián)的至少兩個換流器模塊單元，且上、下橋臂中包含的換流器模塊單元的數(shù)量可以相同，也可以不同，各換流器模塊單元的具體電路結構可以相同，也可以不同；在同一個橋臂(上橋臂或下橋臂)中，前一個換流器模塊單元的第二引出端連接后一個換流器模塊單元的第一引出端，并將第一個換流器模塊單元的第一引出端作為所述上/下橋臂的第一端，將最后一個換流器模塊單元的第二引出端作為所述上/下橋臂的第二端，所述上橋臂的第一端作為模塊化多電平換流器的正極點，用以接入直流網(wǎng)絡中，下橋臂的第二端作為模塊化多電平換流器的負極點，用以接入直流網(wǎng)絡中，而上橋臂的第二端與下橋臂的第一端連接在一起，共同作為所述模塊化多電平換流器的交流端點Uac，用以接入交流網(wǎng)絡中。
[0068]在本實施例中，所述上、下橋臂還可分別串聯(lián)電抗器，該電抗器可串聯(lián)在除第一、二端的任意位置，通常是將電抗器串聯(lián)在交流端點處，由于一個電抗器可看作多個子電抗器串聯(lián)組成，因此所述電抗器的數(shù)目不作限制，只要上/下橋臂中的電抗總值達到該橋臂對應的要求即可。
[0069]作為一種優(yōu)選方案，還可在所述每個換流器模塊單元的第一、二引出端之間并聯(lián)開關或其它旁路裝置，用于在某一個換流器模塊單元發(fā)生故障時將其退出，提高模塊化多電平換流器的可用率。
[0070]如圖11所示，本發(fā)明還提供一種單極直流輸電系統(tǒng)，包括整流器和逆變器，所述整流器包括相互并聯(lián)的三個前述模塊化多電平換流器，所述三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統(tǒng)或負載的三相；所述逆變器包括另外三個相互并聯(lián)的三個模塊化多電平換流器，該三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統(tǒng)或負載的三相；所述整流器中三個模塊化多電平換流器的正極點與逆變器中三個模塊化多電平換流器的正極點通過f
[0071]進行連接，整流器中三個模塊化多電平換流器的負極點與逆變器中三個模塊化多電平換流器的負極點也通過直流連接進行連接。
[0072]此種連接結構稱為偽雙極系統(tǒng)，即其中的一個極的正極點與直流連接相連，負極點也與直流連接相連，通過整流器將電能由交流側傳輸至直流側，再通過逆變器將電能由直流側傳輸至交流側。
[0073]針對前述單極直流輸電系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種控制方法，用于快速清除直流故障而不中斷直流傳輸，該控制方法包括如下步驟:
[0074](al)判斷直流側是否故障，若故障則轉步驟(a2)；
[0075](a2)當出現(xiàn)直流故障時，對故障所在極的每個換流器模塊單元中的開關管加關斷信號;
[0076](a3)待直流故障消除后，重新啟動各換流器模塊單元。
[0077]本發(fā)明提供一種雙極直流輸電系統(tǒng)，包括整流側和逆變側，整流側包括2n個同向相互串聯(lián)的整流器，η為自然數(shù)，所述每個整流器均包括相互并聯(lián)的三個前述模塊化多電平換流器，在每個整流器中，該三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統(tǒng)或負載的三相，正極點短接后作為該整流器的正極，負極點短接后作為該整流器的負極；所述逆變側包括另外2η個同向相互串聯(lián)的逆變器，η為自然數(shù)，所述每個逆變器均包括相互并聯(lián)的三個前述模塊化多電平換流器，在每個逆變器中，該三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統(tǒng)或負載的三相，正極點短接后作為該逆變器的正極，負極點短接后作為該逆變器的負極；前述整流側中第一個整流器的正極通過直流連接連接逆變側中第一個逆變器的正極，整流側中最后一個整流器的負極通過直流連接連接逆變側中最后一個逆變器的負極；同時，前述2η個整流器同向串聯(lián)，形成一條串聯(lián)線路，前述2η個逆變器同向串聯(lián)，形成另一條串聯(lián)線路，使得這兩條串聯(lián)線路中的一條的中性點接地，或將兩條串聯(lián)線路的中性點通過直流連接進行連接。
[0078]圖9所示是η=1的電路結構圖，通過整流側將電能由交流側傳輸至直流側，再通過逆變側將電能由直流側傳輸至交流側。
[0079]在本實施例中，直流連接既可以采用架空線、地下電纜或海底電纜的方式，也可以采用硬連接的方式，所謂硬連接是指直接將兩側模塊化多電平換流器的正極點或負極點對接連接，構成所謂背靠背系統(tǒng)。
[0080]作為一種優(yōu)選方案，對于整流側或逆變側，還可以在整流側(或逆變側)的正極與中性點之間，或負極與中性點之間并聯(lián)濾波器。
[0081]針對前述雙極直流輸電系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種控制方法，用于快速清除直流故障而不中斷直流傳輸，該控制方法包括如下步驟:
[0082](bl)判斷直流側是否故障，若故障則轉步驟(b2)；
[0083](b2)當出現(xiàn)直流故障時，對故障所在極的每個換流器模塊單元中的開關管加關斷信號;
[0084](b3)待直流故障消除后，重新啟動各換流器模塊單元。
[0085]需要說明的是，基于前述單/雙極直流輸電系統(tǒng)，可衍伸出多端直流輸電系統(tǒng)的架構，既可以是將圖11所示單極直流輸電系統(tǒng)中的整流極或/和逆變極設置為多個，并相互并聯(lián)，也可以是將圖9所示雙極直流輸電系統(tǒng)中的整流側或/和逆變側設置為多個，并相互并聯(lián)；前述直流連接兩側的整流器-逆變器、整流側-逆變側的數(shù)目可以相同，也可以設置為不同，只需滿足其變換參數(shù)匹配即可。由單/雙極直流輸電系統(tǒng)衍伸成多端直流輸電系統(tǒng)的思路已經(jīng)清楚，在此不再詳述。
[0086]對于前述多種直流輸電系統(tǒng)，當直流連接采用架空線的時候，時常會發(fā)生短路故障，現(xiàn)有技術方案由于存在短路電流饋送回路，只能采用斷開交流側連接的方式來消除短路故障、保護設備和電力傳輸安全，這種方式會將中斷全部電力傳輸，將帶來嚴重的經(jīng)濟損失。而采用本案提出的換流器模塊單元構成上述直流輸電系統(tǒng)后的有益效果是:在直流側短路時，可以通過換流器控制實現(xiàn)直流側故障的自清除和故障極的重啟動，顯著改善整個系統(tǒng)的性能，從而突破目前應用范圍的限制。
[0087]直流側故障自清除原理是:模塊化多電平換流器的正極點A發(fā)生短路流過故障電流，換流器閉鎖所有開關管，故障電流通過每個換流器模塊單元的二極管D2、D3、D6回路向Cl和C2串聯(lián)充電，如圖10所示。這樣所有串聯(lián)換流器模塊單元總的輸出等效為直流電壓源Vdc，當Vdc大于短路時外部施加電壓的峰值時，直流故障電流自行被清除，繼而實現(xiàn)直流故障的快速恢復。
[0088]本發(fā)明中的換流器模塊單元也可以用于無功補償設備、有功或無功發(fā)生設備、電能回饋等基于電壓源型換流器的設備。
[0089]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種換流器模塊單元，其特征在于:包括兩個儲能元件、5個開關模塊和一個二極管，其中，第一開關模塊的負極連接第二開關模塊的