CN110224623A - 一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块 - Google Patents

一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高压直流输电技术领域，公开了一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块，其中，一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，包括多个桥臂，多个桥臂均包括串联的多个半桥子模块及多个增强型电容钳位子模块，利用电容箝位功能和二极管的反向截止特性，本发明的一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块拥有清除直流故障的能力，具有快速清除正反向直流故障的优点。

Description

一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块
技术领域
本发明涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块。
背景技术
基于模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converterbased high voltage direct current，MMC-HVDC)是解决传统电网异步联网问题的重要方法，更是发展智能电网的关键技术。较传统直流技术相比，具有设计模块化、可向无源网络供电、提升交流系统稳定性等优势，显示出良好的研究前景，近年来得到深入的研究并进行了广泛的应用。
子模块拓扑决定了MMC的工作效率和运行性能，其常用拓扑有半桥子模块(halfbridge sub-module，HBSM)、全桥子模块(full bridge sub-module，FBSM)、箝位双子模块(clamp double sub-module，CDSM)和增强自阻型子模块(self-blocking sub-module，SBSM)拓扑结构。典型的半桥子模块结构因其控制运维简便、造价低廉等特殊优势，在我国现有的柔直输电工程中得到了广泛的应用。
实际工程中，换流器直流侧发生双极短路故障后，对于半桥子模块结构来说，即使闭锁IGBT(insulated gate bipolar transistor)，由于故障等效电路中子模块电容放电作用和交流系统的能量馈入，续流二极管可以与短路点实现连接，故障电流可以通过此电流路径持续增加，危害MMC的电力电子设备。如图1所示，现有技术公开了一种二极管钳位逆阻型双子模块结构(D-RBSM)，降低了RB-IGBT闭锁的同时性要求，能够有效阻断直流侧故障电流，但其反向阻断故障电流的能力较正向弱。
发明内容
本发明目的在于提供一种直流故障阻断的模块化多电平换流器及子模块，具有快速清除正反向直流故障的优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流故障阻断的子模块，包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与所述半桥单元连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，所述第二钳位电容C2的负极与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8，所述第九阻流二极管D9的正极与所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，所述第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
通过采用上述技术方案，本子模块在正常运行状态下，第五绝缘栅双极型晶体管T5，第九阻流二极管D9、第十阻流二极管D10由于始终承受本子模块的电容反向电压而处于关断状态，所以本子模块在正常运行时可以看作两倍的半桥子模块级联结构，故本子模块在正常工作状态下的运行原理与半桥子模块类似，且基于半桥子模块换流器最近电平逼近调制和传统的基于排序法的子模块电容电压均衡策略同样适用于基于本子模块的换流器。当系统发生直流侧短路故障后，本子模块的所有绝缘栅双极型晶体管快速闭锁，利用本子模块中的电容反向电压达到对交流侧向直流故障点馈送的故障电流进行阻断的效果。
优选的，所述半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，所述第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，所述第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2，所述第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，所述第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。
优选的，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，所述整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7，所述第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，所述第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接，所述第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接，所述第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。
优选的，所述第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容。
优选的，所述第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。
一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，包括多个桥臂，多个所述桥臂均包括串联的多个半桥子模块及多个增强型电容钳位子模块，所述增强型电容钳位子模块包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与所述半桥单元连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，所述第二钳位电容C2的负极与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8，所述第九阻流二极管D9的正极与所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，所述第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
通过上述技术方案，本换流器的增强型电容钳位子模块在正常运行状态下，增强型电容钳位子模块的第五绝缘栅双极型晶体管T5，第九阻流二极管D9、第十阻流二极管D10由于始终承受增强型电容钳位子模块的电容反向电压而处于关断状态，所以增强型电容钳位子模块在正常运行时可以看作两倍的半桥子模块级联结构，故增强型电容钳位子模块在正常工作状态下的运行原理与半桥子模块类似，且基于半桥子模块换流器最近电平逼近调制和传统的基于排序法的子模块电容电压均衡策略同样适用于基于本换流器。当系统发生直流侧短路故障后，本换流器的所有绝缘栅双极型晶体管快速闭锁，利用本换流器中的电容反向电压达到对交流侧向直流故障点馈送的故障电流进行阻断的效果。
优选的，所述半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，所述第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，所述第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2，所述第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，所述第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。
优选的，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，所述整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7，所述第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，所述第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接，所述第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接，所述第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。
优选的，所述第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容。
优选的，所述第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、本发明利用ECSM子模块电容箝位功能和二极管的反向截止特性，拥有清除直流故障的能力，具有快速清除正反向直流故障的优点；
2、本发明具有减少换流器成本的优点。
附图说明
图1为现有技术的一种二极管钳位逆阻型双子模块结构的结构示意图；
图2为本发明的一种直流故障阻断的子模块的结构示意图；
图3为本发明用于展示一种直流故障阻断的子模块工作状态的示意图；
图4为本发明用于展示一种直流故障阻断的子模块正向流入故障电流时故障电流的路径示意图；
图5为本发明用于展示一种直流故障阻断的子模块反向流入故障电流时故障电流的路径示意图；
图6为本发明的一种直流故障阻断的换流器的结构示意图；
图7为本发明的一种直流故障阻断的换流器的单个桥臂示意图；
图8为本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中直流电流变化的示意图；
图9是本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中钳位电容电压变化的示意图；
图10是本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中直流有功功率变化的示意图；
图11是本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中直流电压变化的示意图；
图12是本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中交流侧电压变化的示意图；
图13是本发明用于展示一种直流故障阻断的换流器的仿真实验中交流侧电流变化的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图2～13，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图2，一种直流故障阻断的子模块，包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9。第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与半桥单元连接。第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，第二钳位电容C2的负极与第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接。第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8。第九阻流二极管D9的正极与第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
参照图2，半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2。第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7。第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接。第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接，第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容，第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。本实施例中，第一钳位电容C1和第二钳位电容C2的电容电压在阀级控制下保持均衡。
参照图2，本子模块开关状态共有2种工作模式：正常运行模式和闭锁模式。正常工作时，本子模块根据第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2、第三绝缘栅双极型晶体管T3和第四绝缘栅双极型晶体管T4的轮流开断，子模块可输出0、UC和2UC三种电压。本实施例中，定义UC为第一钳位电容C1或第二钳位电容C2两端的额定电压，保证直流电压的恒定和直流功率的稳定。图2中的1和0分别代表绝缘栅双极型晶体管的开通和关断。
参照图2、3，本子模块稳态运行时，第五绝缘栅双极型晶体管T5保持开通，若第一绝缘栅双极型晶体管T1和第三绝缘栅双极型晶体管T3闭合，第二绝缘栅双极型晶体管T2和第四绝缘栅双极型晶体管T4关断，本子模块的输出电压为2UC；若第一绝缘栅双极型晶体管T1和第四绝缘栅双极型晶体管T4闭合，第二绝缘栅双极型晶体管T2和第三绝缘栅双极型晶体管T3关断，本子模块的输出电压为UC；若第二绝缘栅双极型晶体管T2和第三绝缘栅双极型晶体管T3闭合，第一绝缘栅双极型晶体管T1和第四绝缘栅双极型晶体管T4关断，本子模块电压为UC；若第二绝缘栅双极型晶体管T2和第四绝缘栅双极型晶体管T4闭合，第一绝缘栅双极型晶体管T1和第三绝缘栅双极型晶体管T3关断，本子模块电压为0。当系统发生直流侧短路故障后，本子模块的第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5快速闭锁，利用第一钳位电容C1和第二钳位电容C2反向电压对交流侧向直流故障点馈送的故障电流进行阻断，子模块输出电压为2UC。
参照图4，定义图4中的USM为子模块输出电压，定义图4中的ISM为故障电流，定义图4中的带有箭头的虚线表示故障电流ISM>0时，故障电流ISM在本子模块中的流向。故障电流ISM>0时，ISM正向流入本子模块，本子模块的第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5快速闭锁，断路电流ISM依次通过第一阻流二极管D1、第一钳位电容C1、第三阻流二极管D3、第二钳位电容C2和第八阻流二极管D8，对第一钳位电容C1和第二钳位电容C2进行充电。闭锁后，故障电流回路中第一钳位电容C1和第二钳位电容C2的电容电压均会大于交流侧端电压最大幅值，第一阻流二极管D1、第三阻流二极管D3及第八阻流二极管D8承受反向电压，系统电路无法形成回路，因此可以阻断交流侧向故障点的能量馈入路径，利于柔直系统直流侧能量快速释放，故本子模块在故障电流ISM>0，ISM正向流入本子模块时，具有直流侧故障电流阻断的能力。
参照图5，定义图5中的USM为子模块输出电压，定义图5中的ISM为故障电流，定义图5中的带有箭头的虚线表示故障电流ISM<0时，故障电流ISM在本子模块中的流向。故障电流ISM<0时，ISM反向流入本子模块，本子模块的第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5快速闭锁，断路电流ISM依次通过第九阻流二极管D9、第二钳位电容C2、第十阻流二极管D10、第一钳位电容C1和第二阻流二极管D2，对第一钳位电容C1和第二钳位电容C2进行充电，第九阻流二极管D9、第十阻流二极管D10及第二阻流二极管D2承受反向电压，系统电路无法形成回路，因此可以阻断交流侧向故障点的能量馈入路径，利于柔直系统直流侧能量快速释放，故本子模块在故障电流ISM<0，ISM反向流入本子模块时，具有直流侧故障电流阻断的能力。
由此可得结论，无论故障电流流入本子模块方向如何，基于本子模块的换流器在直流侧发生双极短路故障后，闭锁子模块后，续流二极管会承受系统回路反向电压而无法导通，切断了故障电流通路，本子模块具备系统直流侧故障自清除能力。
参照图6、7，一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，包括上下两个桥臂，每个桥臂均包括串联的四个半桥子模块及两个增强型电容钳位子模块。
参照图2，增强型电容钳位子模块包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9。第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与半桥单元连接，第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，第二钳位电容C2的负极与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接。第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8，第九阻流二极管D9的正极与第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
参照图2，半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2。第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接，第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。
参照图2，第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7。第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接，第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容，第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。
本实施例基于PSCAD/EMTDC搭建了换流器模型，对换流器模型进行了仿真实验分析，本实施例中，换流器模型在50Hz的频率下运行。本实施例中对柔直系统直流侧双极短路故障进行仿真实验分析，仿真系统稳定后，设置系统在t＝1.5s时发生直流线路双极短路故障，持续时间为50ms，因考虑实际系统故障检测引起的延时等原因，设置在t＝1.501s换流器模型闭锁。
参照图8、9，发生直流故障之后换流器模型闭锁前，直流电流于1.5s开始在短时间内迅速增大，最大达到6kA，达到额定电流的数倍。系统在1.501s换流器闭锁后，桥臂中的增强型电容钳位子模块的第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2建立反向电压且逐渐增大，当故障回路电容的第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电压大于交流侧线电压时，故障回路被切断，直流故障电流在极短的时间内降为0。结合图8，增强型电容钳位子模块的第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容电压的波形中可以看出，故障发生后增强型电容钳位子模块闭锁前，由于放电时间很短只有1ms，电容电压相比额定电压值只是略有减少，约为5kV，换流器模型闭锁后，由于充电效应，桥臂中的增强型电容钳位子模块电容电压增长至5.4kV保持稳定。
参照图10、图11，系统发生直流侧双极短路故障后，换流器模型的直流侧电压在换流器模型闭锁前由稳定运行的±20kV迅速下降，在t＝1.501s，换流器模型闭锁后，直流电压为0，故障发生后，随着直流电压迅速降至为0，有功功率变为0。
参照图12、图13，故障发生后，由于换流器模型的所有绝缘栅双极型晶体管的及时闭锁，桥臂中的增强型电容钳位子模块的第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的反向电压阻断功能，系统交流电压并不会受到明显影响变化。同时在此过程中，由于短路电流馈入路径被切断，交流系统不再向短路点馈入能量,三相交流电流迅速降为0。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种直流故障阻断的子模块，其特征在于：包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与所述半桥单元连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，所述第二钳位电容C2的负极与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8，所述第九阻流二极管D9的正极与所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，所述第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流故障阻断的子模块，其特征在于：所述半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，所述第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，所述第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2，所述第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，所述第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。
3.根据权利要求1所述的一种直流故障阻断的子模块，其特征在于：所述第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，所述整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7，所述第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，所述第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接，所述第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接，所述第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。
4.根据权利要求2所述的一种直流故障阻断的子模块，其特征在于：所述第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容。
5.根据权利要求4所述的一种直流故障阻断的子模块，其特征在于：所述第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。
6.一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，其特征在于：包括多个桥臂，多个所述桥臂均包括串联的多个半桥子模块及多个增强型电容钳位子模块，所述增强型电容钳位子模块包括半桥单元、第三绝缘栅双极型晶体管T3、第四绝缘栅双极型晶体管T4、第五绝缘栅双极型晶体管T5、第十阻流二极管D10、第二钳位电容C2及第九阻流二极管D9，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3上反向并联有第三阻流二极管D3，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与所述半桥单元连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接第二钳位电容C2的正极，所述第二钳位电容C2的负极与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的发射极e连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e与所述第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接，所述第五绝缘栅双极型晶体管T5上反向并联有第八阻流二极管D8，所述第九阻流二极管D9的正极与所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的集电极c连接，所述第九阻流二极管D9的负极与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接。
7.根据权利要求6所述的一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，其特征在于：所述半桥单元包括第一绝缘栅双极型晶体管T1、第二绝缘栅双极型晶体管T2及第一钳位电容C1，所述第一绝缘栅双极型晶体管T1上反向并联有第一阻流二极管D1，所述第二绝缘栅双极型晶体管T2上并联有第二阻流二极管D2，所述第一钳位电容C1的正极与第一绝缘栅双极型晶体管T1的集电极c连接，所述第一钳位电容C1的负极与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管T3的发射极e和第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c均与第二绝缘栅双极型晶体管T2的发射极e连接。
8.根据权利要求6所述的一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，其特征在于：所述第四绝缘栅双极型晶体管T4还连接有整流桥堆单元，所述整流桥堆单元包括第四阻流二极管D4、第五阻流二极管D5、第六阻流二极管D6及第七阻流二极管D7，所述第四阻流二极管D4的正极和第五阻流二极管D5的负极均与半桥单元连接，所述第四阻流二极管D4的负极和第六阻流二极管D6的负极均与所述第四绝缘栅双极型晶体管T4的集电极c连接，所述第五阻流二极管D5的正极和第七阻流二极管D7的正极均与第四绝缘栅双极型晶体管T4的发射极e连接，所述第六阻流二极管D6的正极和第七阻流二极管D7的负极均与第五绝缘栅双极型晶体管T5的集电极c连接。
9.根据权利要求8所述的一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，其特征在于：所述第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容。
10.根据权利要求9所述的一种直流故障阻断的模块化多电平换流器，其特征在于：所述第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。
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