CN103944430B - 一种模块化多电平换流器子单元拓扑 - Google Patents

Abstract

一种模块化多电平换流器子单元拓扑，包括第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T0，T1，T2，T3，T4，和二极管组合电路(1)。第一全控型半导体器件(T1)、第二全控型半导体器件(T2)与第一电容组(C1)；第三全控型半导体器件(T3)、第四全控型半导体器件(T4)与第二电容组(C2)分别连接成半桥子单元形式。第五全控型半导体器件(T5)的发射极与第一电容组(C1)的负极(5)连接，集电极与第二电容组(C2)的正极(6)连接。二极管组合电路1的六个引出的端子(12、14、15、16、17、13)分别与第一电容组(C1)的正极(2)、负极(15)，第二电容组(C2)的正极(6)、负极(3)，以及所述子单元拓扑的第一引出端子(4)、第二引出端子(7)连接。

Description

一种模块化多电平换流器子单元拓扑

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平换流器子单元拓扑。

背景技术

基于电压源变换的直流输电，由于其独特的优势在清洁新能源并网、城市输配电增容改造、海上孤立负荷送电等领域具有广阔的应用前景。基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)由于采用半桥子模块级联的形式，具有对器件一致触发动态均压要求低、扩展性好、输出电压波形品质高、开关频率低、运行损耗低等诸多优点，已成为当前换流器选择的主流趋势。然而这种结构存在无法有效处理直流故障的固有缺陷。当直流侧发生故障时，全控型开关器件所反并联的续流二极管容易构成故障点与交流系统直接连通的能量馈送回路，无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除。目前已投运的VSC-HVDC工程大多采用电缆敷设线路，以减少直流故障发生概率，但造价昂贵、经济效益差。

利用换流器自身控制实现直流侧故障的自清除，无需机械设备动作，故系统恢复很快，该思想事实上已广泛应用在传统直流输电技术中，即通过强制移相快速消除弧道电流。寻找具有直流故障穿越能力的新型换流器是目前学术界和工业界的研究热点。2010年ALSTOM公司在国际大电网会议上提出了多种结合传统两电平换流器和MMC结构特点的混合式换流器，其中桥臂交替导通多电平换流器和混合级联多电平换流器均具有直流故障穿越能力。但是控制较为复杂，子单元电容电压均衡较为困难。采用全桥子模块(fullbridgesub-module，FBSM)虽然也具有直流闭锁能力，但是正常运行时损耗较大，且换流站成本显著增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提出一种新的模块化多电平换流器子单元拓扑。本发明可使整个换流站在具备直流侧故障处理能力的同时，正常运行时尽可能降低损耗，并且可以降低换流站建造成本。

本发明模块化多电平换流器子单元由第一电容组、第二电容组、五个全控型半导体器件，以及二极管组合电路组成。其连接方式如下：

第一电容组的正极与第一全控型半导体器件的集电极连接。第一全控型半导体器件的发射极与第二全控型半导体器件的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子。第二全控型半导体器件的发射极与第五全控型半导体器件的发射极连接，然后与第一电容组的负极连接。第五全控型半导体器件的集电极与第二电容组的正极连接，然后与第三全控型半导体器件的集电极连接。第三全控型半导体器件的发射极与第四全控型半导体器件的集电极连接作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子。第四全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接。

二极管组合电路的第一引出端子与第一电容组的正极连接，二极管组合电路的第二引出端子与模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子连接，二极管组合电路的第三引出端子与模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子连接，二极管组合电路的第四引出端子与第二电容组的负极连接。二极管组合电路的第五引出端子与第一电容组的负极连接，二极管组合电路的第六引出端子与第二电容组的正极连接。

所述的子单元拓扑正常工作时，第五全控型半导体器件导通，当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元拓扑第一引出端子与第二引出端子之间电压为0，第一电容组C1和第二电容组C2不接入电路；

当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元拓扑第一引出端子与第二引出端子之间电压为第二电容组C2两端电压；第一电容组C1不接入电路；

当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元拓扑第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组C1两端电压；第二电容组C2不接入电路；

当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元拓扑第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组C1和第二电容组C2两端电压之和；

所述的子单元拓扑闭锁时，根据二极管组合电路结构的不同，工作原理也不同。

所述的二极管组合电路可以仅由第五二极管模块组成，也可以仅由第一二极管模块组成，也可以仅由第二二极管模块组成，也可以由第一二极管模块和第二二极管模块组合组成，也可以仅由第三二极管模块组成，也可以仅由第四二极管组成，也可以由第三二极管模块和第四二极管模块组合组成。

当所述的二极管组合电路仅由第五二极管模块组成时，第五二极管模块的阴极与二极管组合电路的第一引出端子连接，第五二极管模块的阳极与二极管组合电路的第四引出端子连接，二极管组合电路的第三引出端子、二极管组合电路的第二引出端子、二极管组合电路的第五引出端子、二极管组合电路的第六引出端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组C1两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。

当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路由第一二极管模块，第二二极管模块组成时，二极管组合电路1的连接形式如下：第一二极管模块的阴极与二极管组合电路的第二引出端子连接，第一二极管模块的阳极与二极管组合电路的第四引出端子连接。第二二极管模块的阴极与二极管组合电路的第一引出端子连接，第二二极管模块的阳极与二极管组合电路的第三引出端子连接。二极管组合电路的第五引出端子、二极管组合电路的第六引出端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组并联后正向接入电路，第一电容组和第二电容组并联之后的两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路仅由第一二极管模块组成时，二极管组合电路的连接形式如下：第一二极管模块的阴极与二极管组合电路的第二引出端子连接，第一二极管模块的阳极与二极管组合电路的第四引出端子连接。二极管组合电路的第一引出端子、二极管组合电路的第三引出端子、二极管组合电路的第五引出端子、二极管组合电路的第六引出端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第一电容组旁路，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路仅由第二二极管模块组成时，二极管组合电路的连接形式如下：第二二极管模块的阴极与二极管组合电路的第一引出端子连接，第二二极管模块的阳极与二极管组合电路的第三引出端子连接。二极管组合电路的第二引出端子、二极管组合电路的第四引出端子、二极管组合电路的第五引出端子、二极管组合电路的第六引出端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第二电容组旁路，第一电容组正向接入电路，第一电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路由第三二极管模块和第四二极管模块组成时，第三二极管模块的阴极与二极管组合电路的第一引出端子连接，第三二极管模块的阳极与二极管组合电路的第六引出端子连接；第四二极管模块的阴极与二极管组合电路的第五引出端子连接，第四二极管模块的阳极与二极管组合电路的第四引出端子连接，二极管组合电路的第二引出端子、二极管组合电路的第三引出端子空置。当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组并联后正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组并联后的两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路仅由第三二极管模块组成时，第三二极管模块的阴极与二极管组合电路的第一引出端子连接，第三二极管模块的阳极与二极管组合电路的第六引出端子连接，二极管组合电路的第二引出端子、二极管组合电路的第三引出端子、二极管组合电路的第四引出端子、二极管组合电路的第五引出端子空置；当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和，形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第二电容组旁路，第一电容组正向接入电路，第一电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

当所述的二极管组合电路仅由第四二极管模块组成时，第四二极管模块的阴极与二极管组合电路的第五引出端子连接，第四二极管模块的阳极与二极管组合电路的第四引出端子连接，二极管组合电路的第二引出端子、二极管组合电路的第三引出端子、二极管组合电路的第六引出端子、二极管组合电路的第一引出端子空置。当电流从所述的子单元拓扑第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元拓扑第二引出端子流入时，第一电容组旁路，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。

所述的第五全控型半导体器件可由导线代替。

所述的第五全控型半导体器件由导线代替之后，如果需要使由这种子单元拓扑构成的柔性直流输电换流站保留直流侧故障处理能力，第二全控型半导体器件和第三全控型半导体器件中至少有一个需要被双向可关断半导体器件组合替代。双向可关断半导体器件组合有多种实现形式，例如由两组IGBT反并联组成，或者由四个二极管模块与一个半导体器件模块组合而成。

所述的二极管组合电路中的第五二极管模块，第一二极管模块，第二二极管模块，第三二极管模块，第四二极管模块均可由至少一个的二极管与至少一个的电阻串联组成，也可以仅由至少一个的二极管串联组成。

柔性直流输电换流站各个桥臂均可由m个所述的模块化多电平换流器子单元拓扑和n个半桥型子单元拓扑级联组成，m为大于等于1的整数,n为大于等于0的整数。

所述五个全控型半导体器件由至少一个的IGBT串联组成，也可以由至少一个的其他带反并联二极管的全控型器件串联组成，例如GTO，IGCT等。所述的第一电容组，第二电容组可由一个或多个电容器串联或并联组成。所述的电容组可附加泄放电阻，预充电电路等附加电路单元。

本发明的优点：

a.与半桥MMC子单元拓扑相比，具备直流侧故障处理能力；

b.与全桥MMC子单元拓扑相比，成本显著降低；

c.与全桥MMC子单元拓扑相比，损耗显著减小。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明的具体实施例1中的电路原理图；

图3为本发明的具体实施例2中的电路原理图；

图4为本发明的具体实施例3中的电路原理图；

图5为本发明的具体实施例4中的电路原理图；

图6为本发明的具体实施例5中的电路原理图；

图7为本发明的具体实施例6中的电路原理图；

图8为本发明的具体实施例7中的电路原理图；

图9为本发明的具体实施例8中的电路原理图；

图10为本发明的具体实施例9中的电路原理图；

图11为本发明与半桥型子单元共同组成换流器桥臂的实施例示意图；

图12为所述的双向可关断半导体器件组合的一种实现方式；

图13为所述的双向可关断半导体器件组合的另一种实现方式。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明模块化多电平换流器子单元由第一电容组、第二电容组、五个全控型半导体器件，以及二极管组合电路组成。第一电容组的阳极与第一全控型半导体器件的集电极连接；第一全控型半导体器件的发射极与第二全控型半导体器件的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子；第二全控型半导体器件的发射极与第五全控型半导体器件的发射极连接，然后与第一电容组的负极连接；第五全控型半导体器件的集电极与第二电容组C2的正极连接，然后与第三全控型半导体器件的集电极连接；第三全控型半导体器件的发射极与第四全控型半导体器件的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子；第四全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接。

二极管组合电路1的第一引出端子12与第一电容组C1的正极2连接，二极管组合电路1的第二引出端子14与模块化多电平换流器子单元的第一引出端子4连接，二极管组合电路1的第三引出端子17与模块化多电平换流器子单元的第二引出端子7连接，二极管组合电路1的第四引出端子13与第二电容组的负极3连接。二极管组合电路1的第五引出端子15与第一电容组的负极5连接，二极管组合电路1的第六引出端子16与第二电容组的正极6连接。

实施例1

图2所示为本发明的具体实施例1。如图2所示，本发明实施例1的模块化多电平换流器子单元包括：第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，T5，以及二极管组合电路1。连接方式如下：

第一电容组C1的正极2与第一全控型半导体器件T1的集电极连接。第一全控型半导体器件T1的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4。第二全控型半导体器件T2的发射极与第五全控型半导体器件T5的发射极连接，然后与第一电容组C1的负极5连接。第五全控型半导体器件T5的集电极与第二电容组C2的正极6连接，然后与第三全控型半导体器件T3的集电极连接。第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7。第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极3连接。

二极管组合电路1的第一引出端子12与第一电容组C1的正极2连接，二极管组合电路1的第二引出端子14与模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4连接，二极管组合电路1的第三引出端子17与模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7连接，二极管组合电路1的第四引出端子13与第二电容组的负极3连接。

所述的二极管组合电路1由第一二极管模块D1和第二二极管模块D2组合组成。二极管组合电路1的连接形式如下：第一二极管模块D1的阴极与二极管组合电路1的第二引出端子14连接，第一二极管模块D1的阳极与二极管组合电路1的第四引出端子13连接。第二二极管模块D2的阴极与二极管组合电路1的第一引出端子12连接，第二二极管模块D2的阳极与二极管组合电路1的第三引出端子17连接。

实施例2

图3所示为本发明的具体实施例2。如图3所示，实施例2的模块化多电平换流器子单元拓扑包括：第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，T5，以及二极管组合电路1。其连接方式如下：

第一电容组C1的正极2与第一全控型半导体器件T1的集电极连接。第一全控型半导体器件T1的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4。第二全控型半导体器件T2的发射极与第五全控型半导体器件T5的发射极连接，然后与第一电容组C1的负极5连接。第五全控型半导体器件T5的集电极与第二电容组C2的正极6连接，然后与第三全控型半导体器件T3的集电极连接。第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7。第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极3连接。

所述的二极管组合电路1由第五二极管模块D0组成。第五二极管模块D0的阴极与第一电容组C1的正极连接，第五二极管模块D0的阳极与二极管组合电路1的第四引出端子的13连接。

实施例3

图4所示为本发明的具体实施例3。如图4所示，该实施例3的模块化多电平换流器子单元包括：第一电容组C1，第二电容组C2，三个全控型半导体器件T1，T2，T4，一个双向关断半导体组合20和二极管组合电路1。其连接方式如下：

第一电容组C1的正极2与第一全控型半导体器件T1的集电极连接。第一全控型半导体器件T1的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4。第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组C1的负极5连接，然后与第二电容组C2的正极6连接，然后与双向关断半导体组合20的一端连接。双向关断半导体组合20的另一端与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7。第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极3连接。

所述的二极管组合电路1由第五二极管模块D0组成。第五二极管模块D0的阴极与第一电容组C1的正极连接，第五二极管模块D0的阳极与二极管组合电路1的第四引出端子的13连接。

实施例4

图5所示为本发明的具体实施例4。如图5所示，实施例4的模块化多电平换流器子单元拓扑：第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，T5，以及二极管组合电路1。其连接方式如下：

第一电容组C1的正极2与第一全控型半导体器件T1的集电极连接。第一全控型半导体器件T1的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4。第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组C1的负极5连接，然后与第二电容组C2的正极6连接，然后与双向关断半导体组合20的一端连接。双向关断半导体组合20的另一端与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7。第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极3连接。

所述的二极管组合电路1由第一二极管模块D1组成。第一二极管模块D1的阴极与模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子4连接，第一二极管模块D1的阳极与所述的第二电容组的负极3连接。

实施例5

图6所示为本发明的具体实施例5。如图2所示，实施例5的模块化多电平换流器子单元拓扑包括：第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，T5，以及二极管组合电路1。其连接方式如下：

第一电容组C1的正极2与第一全控型半导体器件T1的集电极连接。第一全控型半导体器件T1的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子4。第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组C1的负极5连接，然后与第二电容组C2的正极6连接，然后与双向关断半导体组合20的一端连接。双向关断半导体组合20的另一端与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子7。第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极3连接。

所述的二极管组合电路1由第二二极管模块D2组成。第二二极管模块D2的阴极与第一电容组C1的正极2连接，第二二极管模块D1的阳极与所述的模块化多电平换流器子单元拓扑的第三引出端子7连接。

实施例6

图7所示为本发明的具体实施例6。如图7所示，当所述的二极管组合电路由第三二极管模块和第四二极管模块组成时，第三二极管的阳极与第一电容组的正极连接，第三二极管的阴极与第二电容组的正极连接，第四二极管的阴极与第一电容组的负极连接，第四二极管的阳极与第二电容组的负极连接。

实施例7

图8所示为本发明的具体实施例7。如图8所示，当所述的二极管组合电路仅由第三二极管模块组成时，第三二极管的阳极与第一电容组的正极连接，第三二极管的阴极与第二电容组的正极连接。

实施例8

图9所示为本发明的具体实施例8。如图9所示，当所述的二极管组合电路仅由第四二极管模块组成时，第四二极管的阴极与第一电容组的负极连接，第四二极管的阳极与第二电容组的负极连接。

实施例9

图10所示为本发明的具体实施例9。如图10所示，实施例9的模块化多电平换流器子单元包括：第一电容组C1，第二电容组C2，五个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，T5，和二极管组合电路1。所述的二极管组合电路1中的第一二极管模块T1与第二二极管模块T2均由一个二极管和一个电阻串联组成。

实施例10

图11为本发明的具体实施例10。如图11所示，实施例10的换流器桥臂由m个所述的模块化多电平换流器子单元ISM1,ISM2…SMm与n个半桥型子单元SM1，SM2…SMn级联组成。第一模块化多电平换流器子单元ISM1的第一引出端子作为桥臂的第一引出端子，第一模块化多电平换流器子单元ISM1的第二引出端子与第二模块化多电平换流器子单元ISM2的第一引出端子连接，以此类推，第m模块化多电平换流器子单元ISMm的第二引出端子与第一半桥型子单元SM1的第一引出端子连接，第一半桥型子单元SM1的第二引出端子与第二半桥型子单元SM2的第一引出端子连接，其余半桥型子单元连接方式以此类推，第n半桥型子单元SMn的第二引出端子与电感L的一端连接，电感L的另一端作为桥臂的第二引出端子。其中M为大于等于1的整数，n为大于等于0的整数。

如图12所示，全控型半导体器件组21的发射极与全控型半导体器件组22的发射极连接，全控型半导体器件组21的集电极与全控型半导体器件组22的集电极作为这种双向可关断半导体器件组合的两端引出。

如图13所示，二极管模块23的阴极、二极管模块25的阴极与全控型半导体器件组27的集电极连接，二极管模块24的阳极极、二极管模块26的阳极与全控型半导体器件组27的发射极连接，二极管模块23的阳极与二极管模块24的阴极连接作为种双向可关断半导体器件组合的一端引出，二极管模块25的阳极与二极管模块26的阴极连接作为种双向可关断半导体器件组合的另一端引出。

Claims (9)

1.一种模块化多电平换流器子单元拓扑，所述的模块化多电平换流器子单元由第一电容组(C1)，第二电容组(C2)，五个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4、T5)，以及二极管组合电路(1)组成；第一电容组(C1)的正极(2)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子(4)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第五全控型半导体器件(T5)的发射极连接，然后与第一电容组(C1)的负极(5)连接；第五全控型半导体器件(T5)的集电极与第二电容组(C2)的正极(6)连接，然后与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子(7)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(3)连接；

二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)与第一电容组(C1)的正极(2)连接，二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)与模块化多电平换流器子单元的第一引出端子(4)连接，二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)与模块化多电平换流器子单元的第二引出端子(7)连接，二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)与第二电容组的负极(3)连接；二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)与第一电容组的负极(5)连接，二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)与第二电容组的正极(6)连接；

其特征在于：所述的二极管组合电路(1)由第一二极管模块(D1)，第二二极管模块(D2)组成；第一二极管模块(D1)的阴极与二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)连接，第一二极管模块(D1)的阳极与二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)连接；第二二极管模块(D2)的阴极与二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)连接，第二二极管模块(D2)的阳极与二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)连接，二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)、二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)空置。

2.一种模块化多电平换流器子单元拓扑，所述的模块化多电平换流器子单元由第一电容组(C1)，第二电容组(C2)，五个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4、T5)，以及二极管组合电路(1)组成；第一电容组(C1)的正极(2)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子(4)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第五全控型半导体器件(T5)的发射极连接，然后与第一电容组(C1)的负极(5)连接；第五全控型半导体器件(T5)的集电极与第二电容组(C2)的正极(6)连接，然后与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子(7)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(3)连接；

二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)与第一电容组(C1)的正极(2)连接，二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)与模块化多电平换流器子单元的第一引出端子(4)连接，二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)与模块化多电平换流器子单元的第二引出端子(7)连接，二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)与第二电容组的负极(3)连接；二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)与第一电容组的负极(5)连接，二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)与第二电容组的正极(6)连接；

其特征在于：所述的二极管组合电路(1)由第一二极管模块(D1)组成；第一二极管模块(D1)的阴极与二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)连接，第一二极管模块(D1)的阳极与二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)连接；二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)、二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)、二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)、二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)空置。

3.一种模块化多电平换流器子单元拓扑，所述的模块化多电平换流器子单元由第一电容组(C1)，第二电容组(C2)，五个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4、T5)，以及二极管组合电路(1)组成；第一电容组(C1)的正极(2)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第一引出端子(4)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第五全控型半导体器件(T5)的发射极连接，然后与第一电容组(C1)的负极(5)连接；第五全控型半导体器件(T5)的集电极与第二电容组(C2)的正极(6)连接，然后与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为模块化多电平换流器子单元拓扑的第二引出端子(7)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(3)连接；

二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)与第一电容组(C1)的正极(2)连接，二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)与模块化多电平换流器子单元的第一引出端子(4)连接，二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)与模块化多电平换流器子单元的第二引出端子(7)连接，二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)与第二电容组的负极(3)连接；二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)与第一电容组的负极(5)连接，二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)与第二电容组的正极(6)连接；

其特征在于：所述的二极管组合电路(1)由第二二极管模块(D2)组成；第二二极管模块(D2)的阴极与二极管组合电路(1)的第一引出端子(12)连接，第二二极管模块(D2)的阳极与二极管组合电路(1)的第三引出端子(17)连接；二极管组合电路(1)的第二引出端子(14)、二极管组合电路(1)的第四引出端子(13)、二极管组合电路(1)的第五引出端子(15)、二极管组合电路(1)的第六引出端子(16)空置。

4.按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑，其特征在于：所述的二极管组合电路(1)中的第一二极管模块(D1)和第二二极管模块(D2)由至少一个二极管与至少一个的电阻串联组成。

5.按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑，其特征在于：所述的二极管组合电路(1)中的第一二极管模块(D1)和第二二极管模块(D2)由至少一个二极管串联组成。

6.按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑，其特征在于：所述的第五全控型半导体器件(T5)由导线替代，第二全控型半导体器件(T2)由双向可关断半导体器件组合替代。

7.按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑，其特征在于：所述的第五全控型半导体器件(T5)由导线替代，第三全控型半导体器件(T3)由双向可关断半导体器件组合替代。

8.按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑，其特征在于：所述的半导体器件由至少一个半导体器件串联替代。

9.一种应用了按照权利要求1至3的任一项所述的模块化多电平换流器子单元拓扑的柔性直流输电换流站，其特征在于：柔性直流输电换流站桥臂由m个所述的模块化多电平换流器子单元拓扑和n个半桥型子单元拓扑级联组成，m为大于等于1的整数,n为大于等于0的整数。