CN104393776A - 整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置 - Google Patents

整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置；在整流逆变单元中：第1开关模块的负极与第2开关模块的正极连接，正极与第1储能元件的正极连接；第2开关模块的负极与第1储能元件的负极连接；第3开关模块的负极与第4开关模块的正极连接，正极与第2储能元件的正极连接；第4开关模块的负极与第2储能元件的负极连接；第1受控开关一端与第1储能元件的负极连接，另一端与第2储能元件的正极连接；第1单向导通元件与第1受控开关并联，阳极与第1储能元件的负极连接，阴极与第2储能元件的正极连接；第2单向导通元件的阳极与第2储能元件的负极连接，阴极与第1储能元件的正极连接。

Description

整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置
技术领域
本发明涉及电子电路领域的信息处理，尤其涉及一种整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置。
背景技术
柔性直流输电系统的核心是基于全控器件的电压源变流器。多电平换流技术是实现高压大容量电压源变流器的优选方案。相对于二电平换流器，多电平换流器可以使用低压器件实现高电压等级输出，而并不需要开关器件的直接串联。
然而现有半桥模块(采用半桥电路形成换流器基本单元的功能模块)存在无法有效处理直流故障的固有缺陷；当换流器直流侧发生故障时，所述半桥模块中的续流二极管容易构成故障点与交流网络直连的能量馈送回路，从而导致无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除，只能依靠交流设备切断与交流系统的连接，但该方法存在响应速度较慢、重启动配合动作时序复杂、系统恢复时间较长等问题，限制了现有半桥换流逆变模块换流器的工程应用。
为提高MMC换流器的直流故障穿越能力，全桥模块(采用全桥电路形成换流器基本单元的功能模块)被应用于MMC换流器中，利用全桥模块闭锁后故障电流转换为对直流电容的充电电流，能实现换流器的直流故障清除与穿越，但存在的不足妨碍了其工程化和推广：全桥模块主要由四只全控开关和直流支撑电容组成，相较现有的半桥模块，使用的开关器件多一倍，模块输出直流电容电压或旁路时均同时有两个全控开关流过电流，损耗也大一倍。
故提出一种成本低且能快速清除直流故障的电路结构，是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置，以在保证快速清除直流故障的同时，维持多电平换流器的低成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明第一方面提供一种整流逆变单元，所述整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和第1受控开关；
两个所述储能元件分别是第1储能元件和第2储能元件；四个所述开关模块分别是第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块；两个所述单向导通元件为第1单向导通元件及第2单向导通元件；
所述第1开关模块的负极与所述第2开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第一引出端；
所述第1开关模块的正极与所述第1所述储能元件的正极连接；
所述第2开关模块的负极与所述第1所述储能元件的负极连接；
所述第3开关模块的负极与所述第4开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第二引出端；
所述第3开关模块的正极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第4开关模块的负极与所述第2储能元件的负极连接；
所述第1受控开关一端与所述第1储能元件的负极连接，另一端与所述第2储能元件的正极连接；
所述第1单向导通元件与所述第1受控开关并联，所述第1单向导通元件的阳极与所述第1储能元件的负极连接，所述第1单向导通元件的阴极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第2单向导通元件的阳极与所述第2储能元件的负极连接，所述第2单向导通元件的阴极与所述第1储能元件的正极连接。
优选地，
每一个所述开关模块均包括一个可关断半导体器件及与并联的续流二极管；
其中，所述续流二极管的负极与所述可关断导体器件的正极连接，正极与所述可关断导体器件的负极连接；
所述可关断半导体器件的正极作为所述开关模块的正极，负极作为其所在开关模块的负极。
本发明第二方面提供一种多电平换流器，所述多电平换流器包括上桥臂和下桥臂；
所述上桥臂和所述下桥臂上均连接有少一个第一整流逆变单元和一个第二整流逆变单元；所述第一整流逆变单元与所述第二整流逆变单元串联；
所述第一整流逆变单元为如上所述的整流逆变单元；
所述上桥臂一端与所述多电平换流器的正极点连接，另一端与所述下桥臂连接；
所述下桥臂一端与所述多电平换流器的负极点连接，另一端与所述上桥臂连接；所述正极点和所述负极点用于与直流网络相连；
所述上桥臂及所述下桥臂均还设置至少一个电抗器；
其中，所述上桥臂及所述下桥臂的连接点为用于与交流网络连接的交流端点。
优选地，
所述第二整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和一个第2受控开关；
两个所述储能元件分别是第3储能元件和第4储能元件；四个所述开关模块分别是第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块；两个所述单向导通元件为第3单向导通元件及第4单向导通元件；
所述第5开关模块的负极与所述第6开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第二引出端；
所述第5开关模块的正极与所述第3所述储能元件的正极连接；
所述第6开关模块的负极与所述第3所述储能元件的负极连接；
所述第7开关模块的负极与所述第8开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；
所述第7开关模块的正极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第8开关模块的负极与所述第4储能元件的负极连接；
所述第6受控开关一端与所述第3储能元件的负极连接，另一端与所述第4储能元件的正极连接；
所述第3单向导通元件与所述第2受控开关并联，所述第3单向导通元件的阳极与所述第3储能元件的负极连接，所述第3单向导通元件的阴极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第4单向导通元件的阳极与所述第4储能元件的负极连接，所述第4单向导通元件的阴极与所述第3储能元件的正极连接。
优选地，
所述第二整流逆变单元包括第9开关模块、第10开关模块和第5储能元件；
所述第9开关模块的负极与所述第10开关模块的正极连接，所述第9开关模块的正极与所述储能元件的正极连接；
所述第10开关模块的负极与所述第5储能元件的负极连接；
所述第10开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；所述第9开关模块的负极为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
优选地，
所述第二整流逆变单元包括第11开关模块、第12开关模块和第6储能元件；
所述第11开关模块的负极与所述第12开关模块的正极连接，所述第11开关模块的正极与所述第6储能元件的正极连接；
所述第12开关模块的负极与所述第6储能元件的负极连接；
所述第12开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；所述第11开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
优选地，
所述第二整流逆变单元包括第13开关模块、第14开关模块、第15开关模块、第16开关模块及第7储能元件；
所述第13开关模块的负极与所述第14开关模块的正极连接，所述第13开关模块的正极与所述第7储能元件的正极连接；
所述第14开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第15开关模块的负极与第16所述开关模块的正极连接，第15开关模块的正极与所述第7储能元件的正极连接；
所述第16开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第13开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端，所述第15开关模块的负极所述第二整流逆变单元的第二引出端。
优选地，
所述第二整流逆变单元包括第17开关模块、第18开关模块、第19开关模块、第5单向导通元件及第8储能元件；
所述第17开关模块的负极与所述第18开关模块的正极连接，所述第17开关模块的正极与所述第8储能元件的正极连接；
所述第18开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第5单向导通元件的阳极与第19所述开关模块的正极连接，第5单向导通元件的阴极与所述第8储能元件的正极相连；
所述第19开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第17开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端，所述第5单向导通元件的阴极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
优选地，
所述多电平换流器还包括与所述第一整流逆变单元或所述第二整流逆变单元并联的保护零部件。
优选地，
所述保护零部件包括第3受控开关。
优选地，
所述保护零部件包括第6单向导通元件。
优选地，
所述多电平换流器的工作模式对应有正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
本发明第三方面提供一种多电平换流器的控制方法，所述多电平换流器为如上所述的多电平换流器；
所述方法包括：
采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
优选地，
所述多电平换流器对应有第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
所述利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，包括：
依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器处于所述第一工作模式、所述第二工作模式或第三工作模式。
优选地，
所述多电平换流器还对应有直流故障清除模式，
所述利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，包括：
在检测到直流故障时，依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
优选地，
所述在检测到直流故障时，依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态，包括：
在所述直流故障清除模式下，依据所述控制脉冲序列控制第一整流逆变单元的第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块及第二整流逆变单元的第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块处于闭锁状态；保持第一整流逆变单元的第1受控开关和第二整流逆变单元的第2受控开关在合闸状态，使第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，第二整流逆变单元被旁路，当第一整流逆变单元的储能单元电压抬升到阈值后消除回路电压差，清除直流故障电流。
本发明实施例第四方面提供一种多电平换流器的控制装置，所述多电平换流器为如上所述的多电平换流器；
所述控制装置包括：
采集单元，用于采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；
生成单元，用于依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
控制单元，用于利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
本发明实施例整流逆变单元、多电平换流器及其控制方法和控制装置，本实施例提供的所述整流逆变单元采用4个开关模块、两个储能元件及一个受控开关元件形成的电路，相对于半桥模块能够迅速的通过储能元件吸收故障电流后放电来实现直流故障的清除，响应速度快；相对于全桥模块仅采用了4个快关模块确提供了可输出电压的储能元件，整流逆变效率更高。
附图说明
图1为本发明实施例所述的整流逆变单元的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的多电平换流器的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的第一种第二整流逆变单元的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的第二种第二整流逆变单元的结构示意图；
图5为本发明实施例所述的第三种第二整流逆变单元的结构示意图；
图6a为本发明实施例所述的第四种第二整流逆变单元的结构示意图；
图6b为本发明实施例所述的第五种第二整流逆变单元的结构示意图；
图7为本发明实施例所述的第一种零保护部件的结构示意图；
图8为本发明实施例所述的第二种零保护部件的结构示意图；
图9为本发明实施例所述的第三种零保护部件的结构示意图；
图10a为本发明实施例所述的多电平换流器第一种工作状态的示意图；
图10b为本发明实施例所述的多电平换流器第二种工作状态的示意图；
图11a为本发明实施例所述的多电平换流器第三种工作状态的示意图；
图11b为本发明实施例所述的多电平换流器第四种工作状态的示意图；
图12a为本发明实施例所述的多电平换流器第五种工作状态的示意图；
图12b为本发明实施例所述的多电平换流器第六种工作状态的示意图；
图13为本发明实施例所述的多电平换流器第七种工作状态的示意图；
图14为本发明实施例所述的多电平换流器的控制方法的流程示意图；
图15为本发明实施例所述的多电平换流器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种整流逆变单元M1，所述整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和第1受控开关；
所述整流逆变单元M1为构成多电平换流器的基本单元之一；
两个所述储能元件分别是第1储能元件和第2储能元件；四个所述开关模块分别是第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块；两个所述单向导通元件为第1单向导通元件及第2单向导通元件；
在图1中，所述第1储能元件和第2储能元件分别为储能电容C1和C2；
所述第1开关模块包括开关管T1和续流二极管D1；所述第2开关模块包括开关管T2和续流二极管D2；所述第3开关模块包括开关管T3和续流二极管D3；所述第4开关模块包括开关管T4和续流二极管D4；所述第1单向导通管为二极管D5；所述第2单向导通管为二极管D6；所述第1受控开关为双向开关K5；所述双向开关为通过电路物理连接断开和闭合形成开关状态的元件；在具体的实现过程中还可以是如开关管、晶闸管或三极管等在不断开电路物理连接的情况下，以控制电流或电压来控制开关的元件。此外，所述受控开关还可以是电磁开关，通过电磁作用导通或断开的开关；具体结构还有很多中，在此就不再一一详细介绍了。在具体的实现过程中，各开关模块中的开关管可以为晶体管或三极管等开关管，所述续流二极管均也晶体管或三极管等开关管电子元件代替，以形成与对应开关管逆向的电流旁路。
所述第1开关模块的负极与所述第2开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第一引出端x1；
所述第1开关模块的正极与所述第1所述储能元件的正极连接；
所述第2开关模块的负极与所述第1所述储能元件的负极连接；
所述第3开关模块的负极与所述第4开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第二引出端x2；
所述第3开关模块的正极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第4开关模块的负极与所述第2储能元件的负极连接；
所述第1受控开关一端与所述第1储能元件的负极连接，另一端与所述第2储能元件的正极连接；
所述第1单向导通元件与所述第1受控开关并联，所述第1单向导通元件的阳极与所述第1储能元件的负极连接，所述第1单向导通元件的阴极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第2单向导通元件的阳极与所述第2储能元件的负极连接，所述第2单向导通元件的阴极与所述第1储能元件的正极连接。
电流由所述第二引出端流入从所述第一引出端流出时为正向电流；电流由所述第一引出端流入从所述第二引出端流出时为负向电流；实践证明采用本实施例中的整流逆变电路由于采用开关模块与单向导通元件交叉连接的方式，在与现有的半桥模块或全桥模块串联到多电平换流器中时，若多电平换流器出现直流故障，能尽可能的有至少一个储能元件会处于充电状态以吸收故障电流的电能，从而储能元件的电压能够迅速提升，当储能元件的电压达到形成故障电流的电压之后，消除回路电压差，从而快速清除故障电流；具有响应速度快的优点；显然解决了半桥模块的直流故障清除响应速度慢的问题；于此同时，在本实施例所述的M1中仅设置有4个开关模块却对应有2个储能元件，能够提供两个输出电压；硬件成本大致等于半桥模块且低于全桥模块。
如图1所示，每一个所述开关模块均包括一个可关断半导体器件及与并联的续流二极管；其中，所述续流二极管的负极与所述可关断导体器件的正极连接，正极与所述可关断导体器件的负极连接；所述可关断半导体器件的正极作为所述开关模块的正极，负极作为其所在开关模块的负极。
所述续流二极管的负极与对应开关管的正极相连，续流二极管的正极与对应开关管的负极相连，并以开关管的正极作为其所在开关模块的正极，以开关管的负极作为其所在开关模块的负极；所述开关管可采用所有具有可关断功能的功率半导体器件(即可关断半导体器件)，当开关管采用绝缘栅双极型晶体IGBT时，以其集电极作为所述开关管的正极，以其发射极作为所述开关管的负极；所述开关管采用集成门极换流晶闸管IGCT或门极可关断晶闸管GTO时，以其阳极作为所述开关管的正极，以其阴极作为所述开关管的负极；所述开关管采用金氧半场效晶体管MOSFET时，以其漏极作为所述开关管的正极，以其源极作为所述开关管的负极。
在本实施例中采用续流二极管来形成与可关断半导体器件的逆向旁路，相对于采用晶体管或三极管等器件，具有硬件成本低的优点。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供一种多电平换流器，所述多电平换流器包括上桥臂和下桥臂；在图2中包括了三相桥臂；其中，同一桥臂中的上桥臂和下桥臂以交流端点进行划分；且所述上桥臂及所述下桥臂的连接点为用于与交流网络连接的交流端点L1、L2及L3。
所述上桥臂和所述下桥臂上均连接有少一个第一整流逆变单元M1和一个第二整流逆变单元M2；所述第一整流逆变单元与所述第二整流逆变单元串联；
所述第一整流逆变单元为实施例一中所述的整流逆变单元；具体如图1中所示的整流逆变单元。所述第二整流逆变单元同样是构成所述多电平换流器的基本结构之一，可以是现有技术中任意一种用于多电平换流器的基本单元，具体如半桥模块或全桥模块等。
所述上桥臂一端与所述多电平换流器的正极点连接，另一端与所述下桥臂连接；所述下桥臂一端与所述多电平换流器的负极点连接，另一端与所述上桥臂连接；在图2中，所述上桥臂中的第1个所述第一整流逆变单元的第二引出端为所述多电平换流器的正极点P；所述下桥臂中的最后一个第二整流逆变单元为所述多电平换流器的负极点N；所述正极点和所述负极点用于与直流网络相连；显然与正极点相连的为上桥臂，与负极点相连的为下桥臂。在图2中，所述上桥臂和下桥臂均包括3个第一整流逆变单元和3个第二整流逆变单元；在具体的实现过过程中所述上桥臂和下桥臂中的第一整流逆变单元的个数可以与所述第二整流逆变单元的个数相等，也可以不等；仅需保证至少有一个第一整流逆变单元和一个第二整流逆变单元即可。
所述上桥臂及所述下桥臂均还设置至少一个电抗器Z；所述电抗器Z用于整流过程中能量的存储和释放，以实现换流。
所述电抗器Z在上桥臂及下桥臂的分布位置随机，可以像图2中所示的上桥臂及下桥臂的电抗器分布在交流端点附近。
本实施例中所述的多电平换流器采用实施例一中硬件成本低且直流故障清除能力强且迅速的整流逆变单元作，从而同样的具有硬件成本低且直流故障清除能力强且迅速的优点。
以下提供几种第二整流逆变单元的结构：
第一种：如图3所示，所述第二整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和一个第2受控开关；两个所述储能元件分别是第3储能元件C1和第4储能元件C2；四个所述开关模块分别是第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块；两个所述单向导通元件为第3单向导通元件及第4单向导通元件；所述第5开关模块包括开关管T1和续流二极管D1；所述第6开关模块包括开关管T2和续流二极管D2；所述第7开关模块包括开关管T3和续流二极管D3；所述第8开关模块包括开关管T4和续流二极管D4；所述第3单向导通管为二极管D5；所述第4单向导通管为二极管D6；所述第2受控开关为双向开关K5。
所述第5开关模块的负极与所述第6开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第二引出端x2；
所述第5开关模块的正极与所述第3所述储能元件的正极连接；
所述第6开关模块的负极与所述第3所述储能元件的负极连接；
所述第7开关模块的负极与所述第8开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第一引出端x1；
所述第7开关模块的正极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第8开关模块的负极与所述第4储能元件的负极连接；
所述第6受控开关一端与所述第3储能元件的负极连接，另一端与所述第4储能元件的正极连接；
所述第3单向导通元件与所述第2受控开关并联，所述第3单向导通元件的阳极与所述第3储能元件的负极连接，所述第3单向导通元件的阴极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第4单向导通元件的阳极与所述第4储能元件的负极连接，所述第4单向导通元件的阴极与所述第3储能元件的正极连接。
图2中所述的开关模块、受控开关以及储能元件均与图1中第一整流逆变单元的结构相同，不同在于第二整流逆变单元的第一引出端x1连接在第7开关模块的负极，第二引出端x2连接在第5开关模块的负极。
在本实施例中每一个开关模块、储能元件、单向导通元件以及受控开关的序号尽是为区分表示有多个对应的电子元件，这些电子元件与实施例一中的相应的电子元件实现相同的功能，具体结构可以相同也可以不同。
第二种：如图4所示，所述第二整流逆变单元包括第9开关模块、第10开关模块和第5储能元件C1；所述第9开关模块包括开关管T1和续流二极管D1；所述第10开关模块包括开关管T2和续流二极管D2；本实施例所述的开关模块的具体结构可采用实施例一中所述的结构。
所述第9开关模块的负极与所述第10开关模块的正极连接，所述第9开关模块的正极与所述储能元件的正极连接；
所述第10开关模块的负极与所述第5储能元件的负极连接；
所述第10开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端x1；所述第9开关模块的负极为所述第二整流逆变单元的第二引出端x2。
第三种：如图5所示，所述第二整流逆变单元包括第11开关模块、第12开关模块和第6储能元件C1；所述第11开关模块包括开关管T1和反向并联的续流二极管D1；所述第12开关模块包括开关管T2和反向并联的续流二极管D2。所述第11开关模块的负极与所述第12开关模块的正极连接，所述第11开关模块的正极与所述第6储能元件的正极连接；所述第12开关模块的负极与所述第6储能元件的负极连接；所述第12开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端x1；所述第11开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端x2。
第四种：如图6a所示，所述第二整流逆变单元包括第13开关模块、第14开关模块、第15开关模块、第16开关模块及第7储能元件；所述第13开关模块包括开关管T1和反向并联的续流二极管D1；所述第14开关模块包括开关管T2和反向并联的续流二极管D2；所述第15开关模块包括开关管T3和反向并联的续流二极管D3；所述第16开关模块包括开关管T4和反向并联的续流二极管D4。
所述第13开关模块的负极与所述第14开关模块的正极连接，所述第13开关模块的正极与所述第7储能元件的正极连接；
所述第14开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第15开关模块的负极与第16所述开关模块的正极，第15开关模块的正极与所述第7储能元件的正极相连；
所述第16开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第13开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端x1，所述第15开关模块的负极所述第二整流逆变单元的第二引出端x2。
第五种：如图6b所示，所述第二整流逆变单元包括第17开关模块、第18开关模块、第19开关模块、第5单向导通元件及第8储能元件；所述第17开关模块包括开关管T1和反向并联的续流二极管D1；所述第18开关模块包括开关管T2和反向并联的续流二极管D2；所述第19开关模块包括开关管T4和反向并联的续流二极管D4；所述第5单向导通元件为二极管D4。
所述第17开关模块的负极与所述第18开关模块的正极连接，所述第17开关模块的正极与所述第8储能元件的正极连接；
所述第18开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第5单向导通元件的阳极与第19所述开关模块的正极连接，第5单向导通元件的阴极与所述第8储能元件的正极相连；
所述第19开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第17开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端，所述第5单向导通元件的阴极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
在具体的实现过程中，还可能存在其他的M2的电路结构，在此就不再一一详细接收了。
本实施例所述的多电平换流器还包括与所述第一整流逆变单元或所述第二整流逆变单元并联的保护零部件。所述保护零部件并联在第一引出端和第二引出端之间，具体的连接在所述第一整流逆变单元的x1和x2之间，如图1、图3至图6中所示的x1a和x2a之间。
所述保护零部件在出现故障时，通过提供电流旁路以供电路通过，以免过大电流烧毁受保护的期间，具体如保护二极管免受反向电流的击穿等。
以下提供几种保护零部件：
第一种：如图7所示，所述保护零部件P1包括第3受控开关K6。所述第3受控开关的具体结构可与第1受控开关相同。
第二种：如图8所示，所述保护零部件P1包括第5单向导通元件K7；所述K7可为晶闸管，其中，所述晶闸管K7的阳极与端子x1相连，晶闸管K7的阴极与端子x2相连。
第三种：如图9所示，所述保护零部件P1包括第5单向导通元件D7。在图9中所示的单向导通元件D7为二极管；其中，所述二极管D7的阳极与端子x1相连，二极管D7的阴极与端子x2相连。
进一步地，所述多电平换流器的工作模式包括正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、和第三工作模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元M1的储能单元(如，C1、C2)处于充电状态，所述第二整流逆变单元M2的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元M1的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元M2处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元M1的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元M2处于充电状态。
在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆变单元M1的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元M2处于旁路状态。
具体可以通过控制各个开关管的导通和关闭，使所述多电平换流器工作在所述第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式以及直流故障清除模式。
对应上述四种工作模式，所述多电平换流器共有7种工作状态：
第一种：正向电流电压输出状态；
在M1中，第1受控开关K5闭合、第1和第4开关模块开通、第2和第3开关模块关断、其储能单元(C1和C2)放电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
在M2中，第2受控关K5闭合、第5和8开关模块开通、第6和第7开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
如图10a所示，开关K5加合闸信号，开关管T1、T4加开通信号，开关管T2和T3加关断信号，在如图10a箭头表示的正向电流作用下，M1中C1和C2通过T1、T4、K5放电，M2中C1和C2通过D1、D4、K5充电。
第二种：负向电流电压输出状态：
在M1中，第1受控开关K5闭合、第1和第4开关模块开通、第2和第3开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
在M1中，第2受控开关K5闭合、第5和第8开关模块开通、第6和第7开关模块关断且其储能单元(C1和C2)放电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
如图10b所示，受控开关K5加合闸信号，开关管T1、T4加开通信号，开关管T2和T3加关断信号，在如图10b中箭头表示的负向电流作用下，模块单元M1中C1和C2通过D1、D4、K5充电，模块单元M2中C1和C2通过T1、T4、K5放电。
第三种：正向电流旁路状态；
在M1中，第1受控开关K5闭合、第2和第3开关模块开通、第1和第4开关模块关断，储能单元(C1和C2)被旁路，输出零电压。
在M2中，第2受控开关K5闭合、第6和第7开关模块开通、第5和第8开关模块关断，储能单元(C1和C2)被旁路，输出零电压。
如图11a所示，开关K5加合闸信号，开关管T2、T3加开通信号，开关管T1和T4加关断信号，在如图11箭头表示的正向电流作用下，M1中通过D2、D3、K5进行旁路，M2中通过T2、T3、K5进行旁路。
第四种：负向电流旁路状态；
在M1中，第1受控开关K5闭合、第2和第3开关模块开通、第1和第4开关模块关断，储能单元(C1和C2)被旁路，输出零电压；
在M2中，第2受控开关K5闭合、第6和第7开关模块开通、第5和第8开关模块关断，储能单元(C1和C2)被旁路，输出零电压。
如图11b所示，开关K5加合闸信号、开关管T2、T3加开通信号、开关管T1和T4加关断信号；在如图11箭头表示的负向电流作用下，M1通过T2、T3、K5进行旁路，M2通过D2、D3、K5进行旁路。
第五种：正向电流闭锁状态；
在M1中，第1受控控制开关K5关断、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
在M2中，第2受控控制开关K5关断、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
如图12a所示，受控开关K5加分闸信号，开关管T1、T2、T3和T4加关断信号，在正向电流(图12中虚线箭头表示的电流)作用下，M1通过D2、D3、D6对C1和C2充电，M2通过D1、D4、D5对C1和C2充电。
第六种：负向电流闭锁状态；
在M1中，第1受控开关K5关断、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
在M2中，的第2受控开关K5关断、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
如图12b所示，受控开关K5加分闸信号，开关管T1、T2、T3和T4加关断信号，在负向电流(如图12b中虚线箭头表示的电流)作用下，M1通过D1、D4、D5对C1和C2充电，M2通过D2、D3、D6对C1和C2充电。
第七种：直流故障清除状态；
在M1中，第1受控开关K5闭合、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)充电，输出储能单元(C1和C2)的串联电压。
在M2中，的第2受控开关K5闭合、4个开关模块关断，其储能单元(C1和C2)被旁路，输出零电压。
如图13所示，开关K5加合闸信号，开关管T1、T2、T3和T4加关断信号，在负向电流(如图13中虚线箭头表示的电流)作用下，M1通过D1、D4、K5对C1和C2充电，M2通过D2、D3、K5旁路。
实施例三：
如图14所示，本实施例提供一种多电平换流器的控制方法，所述多电平换流器为实施例二所述的多电平换流器；
所述方法包括：
步骤S110：采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；
步骤S120：依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
步骤S130：利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
在所述步骤S110中具体如分别检测所述图1所示的M1和M2中的C1和C2的电压；在步骤S120可具体依据所检测到的电压以及电流方向，具体如正方向电流或负方向电流的方向，确定控制所述M1和M2工作的脉冲序列；所述脉冲序列包括控制各个开关模块中开关模块开关的脉冲序列，还可包括控制所述第一受控开关和第二受控开关的闭合和断开的脉冲序列。
步骤S130中所述第一预设电压范围和第二预设电压范围均可使预先设定的，可以是根据多电平换流器的正常工作状态和/或统计数据设定的；在具体实现时，所述第一预设电压范围可以等于所述第二预设电压范围。
在具体的实现过程中，确定所述第一整流逆变单元的储能元件的电压是否处于第一预设电压范围内，可以通过与电压阈值进行比较，根据比较的插值来确定；同样的方法也适用于确定所述第二整流逆变单元的储能元件的电压是否处于第二预设电压范围内。
综合上述，本实施例所述的控制方法是应用于实施例二中所述的多电平换流器中的方法，具有控制简便、直流故障排除能力强及故障清楚响应速度快的优点。
优选地，所述多电平换流器的正常工作模式对应有第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式；在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；所述步骤S130包括：依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器处于所述第一工作模式或所述第二工作模式；通过控制脉冲序列可以简便的控制多电平换流器工作第一工作模式或第二工作模式下。
进一步地，所述多电平换流器还对应有直流故障清除模式，
所述步骤S120包括：
在检测到直流故障时，依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
在所述直流故障清除模式下，依据所述控制脉冲序列控制第一整流逆变单元的第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块及第二整流逆变单元的第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块处于闭锁状态；保持第一整流逆变单元的第1受控开关和第二整流逆变单元的第2受控开关在合闸状态，使第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，第二整流逆变单元被旁路，当第一整流逆变单元的储能单元电压抬升到阈值后消除回路电压差，清除直流故障电流。
所述第二整流逆变单元被旁路表示，第二整流逆变单元没有电流通过；这样能够通过所述第一整流逆变单元中储能元件对故障电流的电能的存储，迅速抬升电压值，通过抬升后的电压值对外放电达到故障直流电的清楚。
实施例四：
如图15所示，本实施例一种多电平换流器的控制装置，多电平换流器为实施例二中任意技术方案所述的多电平换流器；
所述控制装置包括：
采集单元110，用于采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；
生成单元120，用于依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
控制单元130，用于利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
所述采集单元110的具体结构可包括电信号采集元件，具体如采样电阻，通过采样电阻与经过采样电阻的电路的乘积获得所述的电压，还可以是采样电表等结构。
所述生成单元120的具体结构可包括形成所述控制脉冲序列的振荡器等脉冲电信号形成电路；形成所述控制脉冲序列的结构有多种，在此就不再一一阐述了。所述控制单元130的具体结构可包括处理器或控制信号形成结构，具体如PWM控制信号控制器，所述控制单元与M1和M2中的各开关模块以、第1受控开关和第2受控开关均相连，可通过向M1和M2输送控制信号来控制所述多电平换流器。
优选地，所述多电平换流器对应有第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式以及直流故障清除模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态；
所述控制单元130，具体用于依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器处于所述第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式或直流故障清除模式。
所述控制单元130，在控制所述多电平换流器清楚直流故障时，用于依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
在所述直流故障清除模式下，依据所述控制脉冲序列控制第一整流逆变单元的第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块及第二整流逆变单元的第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块处于闭锁状态；保持第一整流逆变单元的第1受控开关和第二整流逆变单元的第2受控开关在合闸状态，使第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，第二整流逆变单元被旁路，当第一整流逆变单元的储能单元电压抬升到阈值后消除回路电压差，清除直流故障电流。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种整流逆变单元，其特征在于，所述整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和第1受控开关；
两个所述储能元件分别是第1储能元件和第2储能元件；四个所述开关模块分别是第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块；两个所述单向导通元件为第1单向导通元件及第2单向导通元件；
所述第1开关模块的负极与所述第2开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第一引出端；
所述第1开关模块的正极与所述第1所述储能元件的正极连接；
所述第2开关模块的负极与所述第1所述储能元件的负极连接；
所述第3开关模块的负极与所述第4开关模块的正极连接，且作为所述整流逆变单元的第二引出端；
所述第3开关模块的正极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第4开关模块的负极与所述第2储能元件的负极连接；
所述第1受控开关一端与所述第1储能元件的负极连接，另一端与所述第2储能元件的正极连接；
所述第1单向导通元件与所述第1受控开关并联，所述第1单向导通元件的阳极与所述第1储能元件的负极连接，所述第1单向导通元件的阴极与所述第2储能元件的正极连接；
所述第2单向导通元件的阳极与所述第2储能元件的负极连接，所述第2单向导通元件的阴极与所述第1储能元件的正极连接。
2.根据权利要求1所述的整流逆变单元，其特征在于，
每一个所述开关模块均包括一个可关断半导体器件及与并联的续流二极管；
其中，所述续流二极管的负极与所述可关断导体器件的正极连接，正极与所述可关断导体器件的负极连接；
所述可关断半导体器件的正极作为所述开关模块的正极，负极作为其所在开关模块的负极。
3.一种多电平换流器，其特征在于，
所述多电平换流器包括上桥臂和下桥臂；
所述上桥臂和所述下桥臂上均连接有少一个第一整流逆变单元和一个第二整流逆变单元；所述第一整流逆变单元与所述第二整流逆变单元串联；
所述第一整流逆变单元为权利要求1或2所述的整流逆变单元；
所述上桥臂一端与所述多电平换流器的正极点连接，另一端与所述下桥臂连接；
所述下桥臂一端与所述多电平换流器的负极点连接，另一端与所述上桥臂连接；所述正极点和所述负极点用于与直流网络相连；
所述上桥臂及所述下桥臂均还设置至少一个电抗器；
其中，所述上桥臂及所述下桥臂的连接点为用于与交流网络连接的交流端点。
4.根据权利要求3所述的多电平换流器，其特征在于，
所述第二整流逆变单元包括两个储能元件、四个开关模块、两个单向导通元件和一个第2受控开关；
两个所述储能元件分别是第3储能元件和第4储能元件；四个所述开关模块分别是第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块；两个所述单向导通元件为第3单向导通元件及第4单向导通元件；
所述第5开关模块的负极与所述第6开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第二引出端；
所述第5开关模块的正极与所述第3所述储能元件的正极连接；
所述第6开关模块的负极与所述第3所述储能元件的负极连接；
所述第7开关模块的负极与所述第8开关模块的正极连接，且作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；
所述第7开关模块的正极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第8开关模块的负极与所述第4储能元件的负极连接；
所述第6受控开关一端与所述第3储能元件的负极连接，另一端与所述第4储能元件的正极连接；
所述第3单向导通元件与所述第2受控开关并联，所述第3单向导通元件的阳极与所述第3储能元件的负极连接，所述第3单向导通元件的阴极与所述第4储能元件的正极连接；
所述第4单向导通元件的阳极与所述第4储能元件的负极连接，所述第4单向导通元件的阴极与所述第3储能元件的正极连接。
5.根据权利要求3所述的多电平换流器，其特征在于，
所述第二整流逆变单元包括第9开关模块、第10开关模块和第5储能元件；
所述第9开关模块的负极与所述第10开关模块的正极连接，所述第9开关模块的正极与所述储能元件的正极连接；
所述第10开关模块的负极与所述第5储能元件的负极连接；
所述第10开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；所述第9开关模块的负极为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
6.根据权利要求3所述的多电平换流器，其特征在于，
所述第二整流逆变单元包括第11开关模块、第12开关模块和第6储能元件；
所述第11开关模块的负极与所述第12开关模块的正极连接，所述第11开关模块的正极与所述第6储能元件的正极连接；
所述第12开关模块的负极与所述第6储能元件的负极连接；
所述第12开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端；所述第11开关模块的正极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
7.根据权利要求3所述的多电平换流器，其特征在于，
所述第二整流逆变单元包括第13开关模块、第14开关模块、第15开关模块、第16开关模块及第7储能元件；
所述第13开关模块的负极与所述第14开关模块的正极连接，所述第13开关模块的正极与所述第7储能元件的正极连接；
所述第14开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第15开关模块的负极与第16所述开关模块的正极连接，第15开关模块的正极与所述第7储能元件的正极连接；
所述第16开关模块的负极与所述第7储能元件的负极连接；
所述第13开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端，所述第15开关模块的负极所述第二整流逆变单元的第二引出端。
8.根据权利要求3所述的多电平换流器，其特征在于，
所述第二整流逆变单元包括第17开关模块、第18开关模块、第19开关模块、第5单向导通元件及第8储能元件；
所述第17开关模块的负极与所述第18开关模块的正极连接，所述第17开关模块的正极与所述第8储能元件的正极连接；
所述第18开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第5单向导通元件的阳极与第19所述开关模块的正极连接，第5单向导通元件的阴极与所述第8储能元件的正极相连；
所述第19开关模块的负极与所述第8储能元件的负极连接；
所述第17开关模块的负极作为所述第二整流逆变单元的第一引出端，所述第5单向导通元件的阴极作为所述第二整流逆变单元的第二引出端。
9.根据权利要求2至8任一项所述的多电平换流器，其特征在于，
所述多电平换流器还包括与所述第一整流逆变单元或所述第二整流逆变单元并联的保护零部件。
10.根据权利要求9所述的多电平换流器，其特征在于，
所述保护零部件包括第3受控开关。
11.根据权利要求8所述的多电平换流器，其特征在于，
所述保护零部件包括第6单向导通元件。
12.根据权利要求2至8任一向所述的多电平换流器，其特征在于，
所述多电平换流器的工作模式对应有正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
13.一种多电平换流器的控制方法，其特征在于，
所述多电平换流器为权利要求3至12任一项所述的多电平换流器；
所述方法包括：
采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，
所述多电平换流器对应有第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式；
在所述第一工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于放电状态；
在所述第二工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
在所述第三工作模式下，所述第一整流逆变单元的储能单元处于充放电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于充电状态；
所述利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，包括：
依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器处于所述第一工作模式、所述第二工作模式或第三工作模式。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，
所述多电平换流器还对应有直流故障清除模式，
所述利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，包括：
在检测到直流故障时，依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
所述在检测到直流故障时，依据所述控制脉冲序列控制所述多电平换流器切换到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，所述第二整流逆变单元的储能单元处于旁路状态，包括：
在所述直流故障清除模式下，依据所述控制脉冲序列控制第一整流逆变单元的第1开关模块、第2开关模块、第3开关模块及第4开关模块及第二整流逆变单元的第5开关模块、第6开关模块、第7开关模块及第8开关模块处于闭锁状态；保持第一整流逆变单元的第1受控开关和第二整流逆变单元的第2受控开关在合闸状态，使第一整流逆变单元的储能单元处于充电状态，第二整流逆变单元被旁路，当第一整流逆变单元的储能单元电压抬升到阈值后消除回路电压差，清除直流故障电流。
17.一种多电平换流器的控制装置，其特征在于，所述多电平换流器为权利要求3至12任一项所述的多电平换流器；
所述控制装置包括：
采集单元，用于采集多电平换流器的第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压并分别存储第一整流逆变单元及第二整流逆变单元的储能元件的电压；
生成单元，用于依据所述电压确定第一整流逆变单元和第二整流逆变单元的控制脉冲序列；
控制单元，用于利用所述控制脉冲序列控制所述第一整流逆变单元和所述第二整流逆变单元，以使所述第一整流逆变单元内的储能元件的电压处于第一预设电压范围内，所述第二整流逆变单元内的储能元件的电压处于第二预设电压范围内。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452104A (zh) * 2016-09-13 2017-02-22 清华大学 单极电流交错连接三电平子模块
CN107404233A (zh) * 2017-07-24 2017-11-28 中国电力科学研究院 一种直流传输系统
CN107947610A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 特变电工新疆新能源股份有限公司 应用于柔性直流输电系统的mmc模块拓扑结构及其调制方法
CN110023774A (zh) * 2016-11-04 2019-07-16 大陆-特韦斯股份有限公司 用于检查感应负载的控制电路的方法和装置
CN110943636A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种清除直流短路电流的多电平模块
CN113193774A (zh) * 2021-05-10 2021-07-30 昆明理工大学 一种mmc五电平半桥反串联子模块flhasm拓扑结构

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102427352A (zh) * 2011-10-18 2012-04-25 吕遥 一种电力电子高压组合开关
CN103107549A (zh) * 2013-01-22 2013-05-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种复合型高压直流输电系统
CN103280989A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器及其控制方法
CN103311947A (zh) * 2013-07-02 2013-09-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统拓扑结构
CN103701145A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 浙江大学 一种基于混杂式mmc的混合型直流输电系统
CN103731059A (zh) * 2013-06-13 2014-04-16 华北电力大学 一种模块化多电平换流器的新型双嵌位子模块结构电路
CN103904926A (zh) * 2014-03-17 2014-07-02 华北电力大学 一种改进的模块化多电平换流器子模块拓扑
CN104052026A (zh) * 2014-05-29 2014-09-17 华中科技大学 用于模块化多电平换流器的子模块拓扑及其应用
CN104078994A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 东南大学 一种具有直流故障穿越能力的模块化多电平变流器
CN104092366A (zh) * 2014-06-26 2014-10-08 许继电气股份有限公司 一种cmmc启动控制方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102427352A (zh) * 2011-10-18 2012-04-25 吕遥 一种电力电子高压组合开关
CN103107549A (zh) * 2013-01-22 2013-05-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种复合型高压直流输电系统
CN103280989A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器及其控制方法
CN103731059A (zh) * 2013-06-13 2014-04-16 华北电力大学 一种模块化多电平换流器的新型双嵌位子模块结构电路
CN103311947A (zh) * 2013-07-02 2013-09-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统拓扑结构
CN103701145A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 浙江大学 一种基于混杂式mmc的混合型直流输电系统
CN103904926A (zh) * 2014-03-17 2014-07-02 华北电力大学 一种改进的模块化多电平换流器子模块拓扑
CN104052026A (zh) * 2014-05-29 2014-09-17 华中科技大学 用于模块化多电平换流器的子模块拓扑及其应用
CN104092366A (zh) * 2014-06-26 2014-10-08 许继电气股份有限公司 一种cmmc启动控制方法
CN104078994A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 东南大学 一种具有直流故障穿越能力的模块化多电平变流器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452104A (zh) * 2016-09-13 2017-02-22 清华大学 单极电流交错连接三电平子模块
CN106452104B (zh) * 2016-09-13 2019-03-29 清华大学 单极电流交错连接三电平子模块
CN107947610A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 特变电工新疆新能源股份有限公司 应用于柔性直流输电系统的mmc模块拓扑结构及其调制方法
CN110023774A (zh) * 2016-11-04 2019-07-16 大陆-特韦斯股份有限公司 用于检查感应负载的控制电路的方法和装置
CN107404233A (zh) * 2017-07-24 2017-11-28 中国电力科学研究院 一种直流传输系统
CN107404233B (zh) * 2017-07-24 2021-04-16 中国电力科学研究院 一种直流传输系统
CN110943636A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种清除直流短路电流的多电平模块
CN110943636B (zh) * 2019-11-25 2023-04-28 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种清除直流短路电流的多电平模块
CN113193774A (zh) * 2021-05-10 2021-07-30 昆明理工大学 一种mmc五电平半桥反串联子模块flhasm拓扑结构
CN113193774B (zh) * 2021-05-10 2023-10-31 昆明理工大学 一种mmc五电平半桥反串联子模块flhasm拓扑结构

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