CN111525826A - 一种模块化电容换相换流器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于换流器技术领域，涉及一种模块化电容换相换流器和方法，包括：三相六脉动换流阀和换流变压器和电容模块；三相六脉动换流阀与电容模块串联，且电容模块设置于换流变压器与三相六脉动换流阀之间；电容模块包括电容器和至少一组由可关断电力电子器件反向并联二极管组成的子模块构成的变流桥，变流桥与电容器并联。其放宽了晶闸管换相的角度限制，提高了触发角的自由度，使换相可能在自然电压换相点之前或自然截至点之后发生，减少了无功消耗，改善了LCC直流输电系统的有功和无功特性。

Description

一种模块化电容换相换流器和方法
技术领域
本发明是关于一种模块化电容换相换流器和方法，属于换流器技术领域。
背景技术
电网换相直流输电技术(LCC)是目前应用最多的直流输电技术，在远距离、大容量输电领域中起着不可替代的作用，但由于LCC直流输电技术采用晶闸管作为换流器件，存在着以下本质缺陷：
1、换相过程必须由接入的交流系统提供换相电压，接入的交流网架强度对直流系统运行影响显著，LCC直流工程不能向无源系统供电，在弱交流系统下稳定运行困难。
2、为了建立足够的晶闸管换相正向电压，LCC换流器额定触发角一般必须控制在15°左右，且换相过程需要较大的换相角，因此LCC换流器运行时需要消耗大量无功功率，必须同时装设并投入大量无功补偿设备，一般是固定容量的直接接入高压输电网的交流滤波器和并联电容器。这些无功补偿设备接近换流站占地的一半，投资多，增加了直流控制的复杂性；固定容量的无功设备在功率变化过程中需不断投切，投切时无功阶梯式跃变，造成电压波动；无功设备依靠断路器动作进行投切，断路器动作需要时间较长，无法灵敏的反应，在功率大幅变化如功率反转、换流器故障闭锁时无法及时动作，造成无功过剩和交流系统过电压，这限制了LCC直流工程输电功率变化的速度，大大降低输电灵敏性；电容器直接接入交流输电网，改变了输电网的谐波阻抗特性，容易造成谐波放大。此外，LCC直流工程的这种无功产生机理使其无功功率与有功功率耦合过密，无法解耦，无法像另一种直流输电型式-电压源型换流器(VSC)一样灵活的调节无功输出，大大降低了和交流系统的协调性。
3、受端接入电网发生故障造成换流站母线电压幅值下降或三相不平衡时，LCC换流器易发生换相失败，此时直流电流大幅增加，送端、受端有功功率中断，送端无功消耗过剩，送端、受端发生过电压。目前往往多条LCC直流输电线路受端集中馈入某一负荷中心，彼此相互耦合，当一条直流发生换相失败时，可能引发多条直流相继换相失败，当受端交流系统发生故障时亦可能导致多条直流同时换相失败，扩大事故，此时直流难以自恢复，直流电流激增，并造成严重的受端系统无功过剩过电压，对电网的安全稳定性造成威胁。
针对上述LCC直流输电技术的缺陷，现有技术通常从改进传统LCC换流器的拓扑结构入手，在传统拓扑结构中引入储能元件或新型电力电子器件，改善LCC换流器的换相性能。强迫换相换流器就是其中研究较多的一种新型换流器拓扑结构，其中以电容换相换流器(CCC换流器)为代表，其基本结构是在传统LCC换流器拓扑结构的换流变压器和换流阀之间串接入电容器，用电容器上的电压为换流阀晶闸管的换相提供辅助换相电压，从而将换相时间提前，提高功率因素，减少无功消耗，并在交流系统故障时提供支撑电压，降低换相失败发生的概率。但CCC换流器的电容充电难以控制，电容电压提高了换流阀和换流变的绝缘水平，换流器的整体谐波特性更加复杂。一旦发生换相失败后电容充电失控，换流器易失去故障自恢复能力，导致连续换相失败。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种模块化电容换相换流器和方法，其通过引入可关断电力电子功率器件并与直流支撑电容器构成电容模块，接入LCC直流输电系统换流变与换流阀之间，通过多个电容模块的接入和切除，辅助LCC直流输电系统的换相过程，减少输电系统的无功消耗，提高LCC直流输电系统的故障响应特性和弱交流系统适应性。
为实现上述目的，本发明提供了一种模块化电容换相换流器，包括：三相六脉动换流阀和换流变压器和电容模块；三相六脉动换流阀与电容模块串联，且电容模块设置于换流变压器与三相六脉动换流阀之间；电容模块包括电容器和至少一组由可关断电力电子器件反向并联二极管组成的子模块构成的变流桥，变流桥与电容器并联。
进一步，三相六脉动换流阀包括六个桥臂，其中，第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂上分别连接有晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1，晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阳极均连接三相六脉动换流阀的直流输出端的低压侧或高压侧，晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阴极分别通过第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂连接晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阳极，晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阴极均连接三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧或低压侧，晶闸管阀A1和晶闸管阀A2连接A相换流变压器二次侧，晶闸管阀B1、晶闸管阀B2连接B相换流变压器二次侧，晶闸管阀C1、晶闸管阀C2连接C相换流变压器二次侧。
进一步，将A相、B相和C相换流变压器的短路电感作为换相电感，三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧和低压侧均连接有平波电抗器。
进一步，电容模块为半桥电容模块或全桥电容模块。
进一步，半桥电容模块包括：相互并联的电容器和变流桥，变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，上桥臂和下桥臂均连接有子模块，上桥臂的正极连接电容器一端，下桥臂的负极连接电容器的另一端，每一上桥臂的负极与下桥臂的正极相连并连接一条引出线，另一条引出线从电容器的另一端引出。
进一步，全桥电容模块包括：相互并联的电容器和两个变流桥，每一变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，上桥臂和下桥臂均连接有子模块，两个变流桥的上桥臂的正极分别连接电容器一端，两个变流桥的下桥臂的负极分别连接电容器的另一端，两个变流桥的上桥臂的负极分别连接对应下桥臂的正极，并连接两条引出线。
进一步，电容器的电压方向固定，电压方向为电容模块的正方向。
本发明还公开了一种模块化电容换相换流方法，采用上述任一项的模块化电容换相换流器，当换流器运行在整流模式时，由X相换到Y相,在自然换相过零点P前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，晶闸管阀Y1和晶闸管阀X1在交流线电压的自然换相点P前进行换相，建立Y相电流；当换流器运行在逆变模式时，由X相换到Y相,在自然换相截止点Q前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，晶闸管阀Y1和晶闸管阀X1在交流线电压的自然截止点Q点附近进行换相，建立Y相电流，其中，X相和Y相均为A相、B相和C相中的一相。
进一步，当换流器运行在整流模式时，在高电位处换相时，在Y相正向串联接入电容模块，在X相负向串联接入电容模块，以提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y1的正向电压；在低电位处换相时，在Y相负向串联接入电容模块，在X相正向串联接入电容模块，以提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y2的正向电压；当换流器运行在逆变模式时，在高电位处换相时，在Y相负向串联接入电容模块，在X相正向串联接入电容模块，以保证晶闸管阀X1可靠关断；在低电位处换相时，在Y相正向串联接入电容模块，在X相负向串联接入电容模块，以保证晶闸管阀X2可靠关断。
进一步，换流器采用如下方式抑制换相失败：在检测到交流电压异常而未发生换相失败时，在即将换相的两相对应的电路中加入更多电容模块，以增加逆变角的范围；在换相失败发生后，关闭换相的两相电压对应的电路中所有的电容模块，直到换相失败恢复。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明采用可关断大功率电力电子器件和电容器构成的多个电容模块串联入LCC换相电路，具备电容换相换流器的优点，电容模块的电压为LCC换流阀晶闸管的换相提供了辅助换相电压，放宽了晶闸管换相的触发角度限制，提高了触发角的自由度，使换相可能在线电压自然换相点之前(整流)和线电压自然截止点之后(逆变)发生，减少了无功消耗，改善了LCC直流输电系统的有功和无功特性，通过控制电容模块投入的数量，克服电容换相换流器绝缘水平过高的问题。
2、本发明可根据交流电网监测情况自动控制投入电容模块的数目，在交流电压偏低或不平衡时多投入电容模块进行平衡，延长允许换相的时间范围，降低发生换相失败的概率，而在换相失败发生后，可切除电容模块，避免换相失败不可恢复，或者投入电容模块，帮助恢复换相失败，避免连续换相失败。
3、本发明可以利用模块化多电平(MMC)直流工程的电容模块的控制经验，将MMC直流工程和传统LCC直流输电工程结合起来。
附图说明
图1是本发明一实施例中模块化电容换相换流器的整流模式的结构示意图，图中圈出的部分为电容模块；
图2是本发明一实施例中模块化电容换相换流器的逆变模式的结构示意图，图中圈出的部分为电容模块；
图3是本发明一实施例中半桥电容模块的结构示意图；
图4是本发明一实施例中全桥电容模块的结构示意图；
图5是本发明一实施例中模块化电容换相换流器整流运行时电压电流波形；
图6是本发明一实施例中模块化电容换相换流器逆变运行时电压电流波形。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
本实施例提供了一种模块化电容换相换流器，如图1(整流模式)和图2(逆变模式)所示，包括：三相六脉动换流阀和电容模块；三相六脉动换流阀与电容模块串联，且电容模块设置于换流变压器与三相六脉动换流阀之间，图1和图2中的换流变压器用其二次侧电压表征；电容模块包括电容器和至少一组由可关断电力电子器件反向并联二极管组成的子模块构成的变流桥，变流桥与电容器并联。
本实施例中引入电容模块，其电压为LCC换流阀晶闸管的换相提供了辅助换相电压，放宽了晶闸管换相的角度限制，提高了触发角的自由度，使换相能够在线电压自然换相点之前(整流)和线电压自然截止点之后(逆变)发生，减少了无功消耗，改善了LCC直流输电系统的有功和无功特性。
其中，三相六脉动换流阀为桥式三相六脉动换流阀，包括六个桥臂，其中，第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂上分别连接有晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1，晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阳极均连接三相六脉动换流阀的直流输出端的低压侧(整流模式时)或高压侧(逆变模式时)，晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阴极分别通过第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂连接晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阳极，晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阴极均连接三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧(整流模式时)或低压侧(逆变器模式时)；晶闸管阀A1和晶闸管阀A2连接A相换流变压器二次侧，晶闸管阀B1、晶闸管阀B2连接B相换流变压器二次侧，晶闸管阀C1、晶闸管阀C2连接C相换流变压器二次侧。三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧和低压侧的电压差为输出的直流电压。
A相、B相和C相换流变压器本身的短路电感作为换相电感，在图1和图2中以Lp表示，其具有储能、限流的作用；三相六脉动换流阀的直流输出端高压侧和低压侧均连接有平波电抗器Lb，其主要起到滤波的作用。
本实施例中的电容模块主要为两种拓扑结构，分别为半桥电容模块和全桥电容模块。
半桥电容模块，如图3所示，包括：相互并联的电容器和变流桥，变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，上桥臂和下桥臂均连接有可关断电力电子器件和反并联二极管构成的子模块，上桥臂的正极连接电容器一端，下桥臂的负极连接电容器的另一端，每一上桥臂的负极与下桥臂的正极相连并连接一条引出线a，另一条引出线b从电容器的另一端引出。电容器上的电压方向固定，如图3所示，电压方向即为电容模块的正方向。
全桥电容模块，如图4所示，包括：相互并联的电容器和两个变流桥，每一变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，上桥臂和下桥臂均连接有可关断电力电子器件和反并联二极管构成的子模块，两个变流桥的上桥臂的正极分别连接电容器一端，两个变流桥的下桥臂的负极分别连接电容器的另一端，两个变流桥的上桥臂的负极分别连接对应下桥臂的正极，并连接两条引出线，即引出线a和引出线b。电容器上的电压方向固定，如图4所示，电压方向即为电容模块的正方向。
目前大功率电力电子技术发展迅速，各种大功率开关器件性能不断提高，特别是具备可关断能力的电力电子器件，如绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成门极换流晶闸管IGCT等，将其反向与二极管并联组成子模块，子模块构成变流桥，并与电容器并联，构成电容模块。可以方便的通过通断该电力电子器件，控制电容模块与该电容模块对应的电容换相换流器串联或断开。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种模块化电容换相换流方法，采用实施例一中的任一种模块化电容换相换流器实现，其中，X相和Y相均为A相、B相和C相中的一相。
当换流器运行在整流模式时，如图1所示，在高电位处，由X相换到Y相,在线电压UY-X的自然换相点P前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，在Y相正向串联接入电容模块，提高晶闸管阀Y1交流侧的电压，即Y’点的电压，在X相反向串联接入电容模块，降低晶闸管阀X1交流侧的电压，即X’点的电压，使得晶闸管阀Y1实际的换相电压相对电压值比对应的换流变侧实际交流线电压相对电压值大，提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y1的正向电压,使得晶闸管阀Y1和X1在交流线电压的自然换相点P前进行换相，建立Y相电流。正向是指图1中引线a到引线b的方向，反向是指图1中引线b到引线a的方向。在低电位处，由X相换到Y相,则在P点前，在Y相反向串联接入电容模块，在X相正向串联接入电容模块，目标是提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y2的正向电压,提前换相。
当换流器运行在逆变模式时，如图2所示，在高电位处，由X相换到Y相,在线电压UX→Y的自然截止点Q前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，在Y相负向串联接入电容模块，降低晶闸管阀Y1交流侧的电压，即Y’点的电压，在X相正向串联接入电容模块，提高晶闸管阀X1交流侧的电压，即X’点的电压，使得晶闸管阀Y1实际的换相电压相对电压值比对应的换流变侧实际交流线电压相对电压值大，将即将关断的晶闸管桥阀X1的在关断后负向电压增加并保持了比自然截止点Q更长的时间，保证晶闸管桥阀X1可靠关断，使得晶闸管桥阀Y1和X1在交流线电压的自然截止点Q点附近进行换相，建立Y相电流。在低电位处，由X相换到Y相,则在Q点前，在Y相正向串联接入电容模块，在X相负向串联接入电容模块，目标是增加即将关断的晶闸管阀X2的在关断后的负向电压,保证X2可靠关断。
换流器采用如下方式抑制换相失败：在检测到交流电压异常而未发生换相失败时，在即将换相的两相对应的电路中加入更多电容模块，以增加逆变关断角的范围；在换相失败发生后，关闭换相的两相电压对应的电路中所有的电容模块，直到换相失败恢复。
为了更清楚的说明换流器的工作过程，以从A相换到B相的过程进行说明。
当换流器运行在整流模式时，如图5所示，在六脉动换流器高电位换相过程发生前，如图1中的A相和B相将要换相，由A相换到B相，在自然换相点P前提前一定的角度，开启A相和B相对应电路中接入的电容模块,触发电容模块中可关断电力电子器件，在B相正向串联接入电容模块，提高晶闸管阀B1交流侧的电压即B’点的电压，在A相反向串联接入电容模块，降低晶闸管阀A1交流侧的电压即A’点的电压，由此，晶闸管阀B1交流侧换相电压B’-A’相对电压值比换流变侧实际交流电压B-A相对电压值大，等效于提前网侧交流电压的相位，提前建立即将触发导通的晶闸管桥阀B1的正向电压,使得晶闸管桥阀A1和B1可以在交流电压的自然换相点P点之前进行换相，建立B相电流，此时B相电流可控制到和B相网侧交流电压同相位，没有无功消耗。换相过程结束后，触发电容模块中可关断电力电子器件，关闭B相电路中的电容模块，A相电容模块保持投入，进行顺序的六脉动换流器的低电位换相过程，即低点位C相换到A相。在换相过程中电压和电流的变化趋势如图5所示。其中，虚线为网侧电压，实线为阀侧电压如A’B’C’点，粗线为换流阀直流侧电压。在六脉动换流器整流状态低电位换相过程发生时，如C相换到A相，须在A相反向串联接入电容模块，在C相正向串联接入电容模块，目标是提前建立即将触发导通的晶闸管桥阀A2的正向电压，提前换相。
当换流器运行在逆变模式时，如图6所示，在六脉动换流器高电位换相过程发生前，如图1中的A相和B相将要换相，由A相换到B相，在自然截止点Q前提前一定的角度，开启A相和B相对应电路中接入的电容模块,触发电容模块中可关断电力电子器件，在B相反向串联接入电容模块，降低晶闸管阀B1交流侧的电压即B’点的电压，在A相正向串联接入电容模块，提高晶闸管阀A1交流侧的电压即A’点的电压，由此，晶闸管阀B1交流侧换相电压A’-B’相对电压值比换流变侧实际交流电压A-B相对电压值大，等效于延迟网侧交流电压的相位，将即将换相关断的晶闸管桥阀A1在关断后的负向电压增加并相对自然截止点Q保持了更长的时间，保证A1可靠关断，使得晶闸管桥阀A1和B1可以在交流电压的自然截止点Q点附近进行换相，建立B相电流，B相电流可控制到和B相网侧交流电压同相位，没有无功消耗。换相过程结束后，触发电容模块中可关断电力电子器件，关闭B相电路上的电容模块，A相电容模块保持投入，进行顺序的六脉动换流器低电位换相过程，即低电位C相换到A相。在换相过程中电压和电流的变化趋势如图6所示。其中,虚线为网侧电压，实线为阀侧电压如A’B’C’点，粗线为换流阀直流侧电压。在六脉动换流器逆变状态低电位换相过程发生时，如C相换到A相，须在A相正向串联接入电容模块，在C相反向串联接入电容模块，目标是增加即将关断的晶闸管桥阀C2在关断后的负向电压，保证C2可靠关断。
模块化电容换相换流器通过模块化电容器的反复投切辅助换相，扩大换流器的触发角度范围，使得换流阀交流侧电流和交流网侧电压接近同相，从而减少无功补偿，提高功率因数，大大减少原LCC直流工程的交流滤波器场。换相电流中的谐波和直流侧电压的谐波会更加复杂，可用有源滤波器等方案进行滤除。当交流系统需要吸收无功时，该换流器可以切换回传统LCC的控制方式，不投切电容模块，当交流系统需要无功支撑时，可提前多投入电容模块，使换流器发出感性无功。
实施例三
本实施例以应用于典型±800kV，8000MW LCC特高压直流工程送端的一个具体案例为例，来具体说明实施例一和实施例二中的技术方案。
已知±800kV，8000MWLCC特高压直流工程采用双极，每极两个十二脉动换流阀，共四个六脉动换流器的结构，送端换流变的感性压降设为10.5％，额定触发角按照工程经验取为15°，则送端每个六脉动换流器的理想空载直流电压Udio为233.5kV。
换流变阀侧交流电压线电压
Figure BDA0002475465500000081
为172.9kV。
设计目标为将LCC换流器改造为模块化电容换相换流器，使得送端无功消耗为零。
传统的LCC换流器，在15°时触发，在满功率时换相角度约为26°，其功率因数角度可近似为：
acos((cos(15°)+cos(15°+26°))/2)＝30.65°，
投入换相电容模块应使得触发角度提前30.65°，因此应该在自然换相点之前的30.65°-15°≈15°时，即交流电压实际压差为
Figure BDA0002475465500000082
时，有
Figure BDA0002475465500000083
的正向压差，因此需要两相的电容模块共提供辅助换相电压
Figure BDA0002475465500000084
如果采用全桥电容模块，则两相电容模块提供的电压应该一致，即每一相的电容模块需要提供的电压为：
Figure BDA0002475465500000085
为了保证足够的正向电压时间积分，在换相前的15°即自然换相点前的15°+15°＝30°就应投入电容模块。换相在自然换相点后的-30°+15°+26°≈11°时结束。为了维持电容模块上的直流电压平衡，A相在换相触发前投入电容模块的时间，必须与B相在换相结束后投入电容模块的时间相等，即在换相结束后的15°B相依然投入电容模块，此时B相和C相的最大电压差为：
Figure BDA0002475465500000086
同样，对于逆变侧，传统LCC直流换流器的关断角度为17°，额定功率时换相角一般为20.22°，功率因数角度近似为：
acos((cos(17°)+cos(17°+20.22°))/2)＝28.8°。
改造后投入电容模块数使得触发角度延迟28.8°，即在自然截止点之后的28.8°-17°＝11.8°时，由电容模块提供
Figure BDA0002475465500000087
的压差，且一直持续投入电容模块直到压差为零。因此需要每相全桥电容模块提供的电压为：
Figure BDA0002475465500000091
此时触发换相在自然截止点前-11.8°+20.22°＝8.42°时开始，为了维持电容上的电压，A相在换相触发前投入电容模块的时间，必须与B相在换相结束后投入电容模块的时间相等，则在换相触发前的17°投入电容模块，此时A相和C相的最大电压差为：
Figure BDA0002475465500000092
上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种模块化电容换相换流器，其特征在于，包括：三相六脉动换流阀和换流变压器和电容模块；所述三相六脉动换流阀与所述电容模块串联，且所述电容模块设置于换流变压器与所述三相六脉动换流阀之间；所述电容模块包括电容器和至少一组由可关断电力电子器件反向并联二极管组成的子模块构成的变流桥，所述变流桥与所述电容器并联。
2.如权利要求1所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，所述三相六脉动换流阀包括六个桥臂，其中，第一桥臂、第三桥臂和第五桥臂上分别连接有晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1，所述晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阳极均连接所述三相六脉动换流阀的直流输出端的低压侧或高压侧，所述晶闸管阀A1、晶闸管阀B1和晶闸管阀C1的阴极分别通过第二桥臂、第四桥臂和第六桥臂连接晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阳极，所述晶闸管阀A2、晶闸管阀B2和晶闸管阀C2的阴极均连接所述三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧或低压侧，晶闸管阀A1和晶闸管阀A2连接A相换流变压器二次侧，晶闸管阀B1、晶闸管阀B2连接B相换流变压器二次侧，晶闸管阀C1、晶闸管阀C2连接C相换流变压器二次侧。
3.如权利要求2所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，将A相、B相和C相换流变压器的短路电感作为换相电感，所述三相六脉动换流阀的直流输出端的高压侧和低压侧均连接有平波电抗器。
4.如权利要求1-3任一项所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，所述电容模块为半桥电容模块或全桥电容模块。
5.如权利要求4所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，所述半桥电容模块包括：相互并联的电容器和变流桥，所述变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均连接有所述子模块，上桥臂的正极连接电容器一端，下桥臂的负极连接电容器的另一端，每一上桥臂的负极与下桥臂的正极相连并连接一条引出线，另一条引出线从所述电容器的另一端引出。
6.如权利要求4所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，所述全桥电容模块包括：相互并联的电容器和两个变流桥，每一变流桥包括一上桥臂和一下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均连接有所述子模块，两个变流桥的上桥臂的正极分别连接电容器一端，两个变流桥的下桥臂的负极分别连接电容器的另一端，两个变流桥的上桥臂的负极分别连接对应下桥臂的正极，并连接两条引出线。
7.如权利要求1-6任一项所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，所述电容器的电压方向固定，所述电压方向为所述电容模块的正方向。
8.一种模块化电容换相换流方法，采用如权利要求1-7任一项所述的模块化电容换相换流器，其特征在于，
当换流器运行在整流模式时，由X相换到Y相,在自然换相点P前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，晶闸管阀Y1和晶闸管阀X1在交流线电压的自然换相过零点P前进行换相，建立Y相电流；
当换流器运行在逆变模式时，由X相换到Y相,在自然截止点Q前开启X相和Y相对应电路中接入的电容模块，晶闸管阀Y1和晶闸管阀X1在交流线电压的自然换相截止点Q点附近进行换相，建立Y相电流，
其中，X相和Y相均为A相、B相和C相中的一相。
9.如权利要求8所述的模块化电容换相换流方法，其特征在于，
当换流器运行在整流模式时，在高电位处换相时，在Y相正向串联接入电容模块，在X相负向串联接入电容模块，以提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y1的正向电压；在低电位处换相时，在Y相负向串联接入电容模块，在X相正向串联接入电容模块，以提前建立即将触发导通的晶闸管阀Y2的正向电压；
当换流器运行在逆变模式时，在高电位处换相时，在Y相负向串联接入电容模块，在X相正向串联接入电容模块，以保证晶闸管阀X1可靠关断；在低电位处换相时，在Y相正向串联接入电容模块，在X相负向串联接入电容模块，以保证晶闸管阀X2可靠关断。
10.如权利要求8或9所述的模块化电容换相换流方法，其特征在于，所述换流器采用如下方式抑制换相失败：
在检测到交流电压异常而未发生换相失败时，在即将换相的两相对应的电路中加入更多电容模块，以增加逆变角的范围；
在换相失败发生后，关闭换相的两相电压对应的电路中所有的电容模块，直到换相失败恢复。
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