CN113328454B - 一种柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法：包括至少两个链式换流器；所述链式换流器包括三个能量均衡换流链，所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口、第二均衡端口；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；还包括至少一个直流互联单元；所述直流互联单元两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

Description

一种柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及柔性多状态开关、柔性交直流互联系统以及控制方法。

背景技术

随着用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等要求的不断提高，传统的供电网络越来越难以满足用户的供电需求。现有的供配电网络其中一条线路过负荷或者故障时，经常导致较大范围的停电。在双母线供电的情况下，经常出现一条母线负荷过重，另一条母线轻载，存在用电负荷不平衡的情况，如果两路母线之间利用电力电子技术实现互联，既可以提高供电可靠性，也可以实现有功功率的平衡。同时，在交直流配电网中，分布式发电在电网中的应用范围越来越广泛，且逐渐成为大电网的有效补充，分布式电源、负荷以及储能装置构成微网，众多分布式电源、负荷以及储能装置的类型不同，包含直流或交流，电压等级、容量也不相同，如何将上述低压单元经济、有效地接入，进行统一管理是较难解决的问题。

现有技术中基于全控器件的电压源换流器(voltage source converter，VSC)背靠背组建的柔性合环装置可以实现配电网络的合环运行，提高供电可靠性，并可以实现有功功率相互传输，但是上述方式成本过高；且互联方式单一，仅能够实现两路中压交流电源之间的互联，无法提供低压交直流系统接入或实现低压交直流互联。并不能成为经济、有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种柔性多状态开关以及柔性交直流互联系统可实现两路交流电源有功功率的相互支援，并达到直流电压均衡控制效果，同时提供低压交直流端口，便于实现低压交直流系统接入、实现低压交直流互联，成本低，可靠性高。本发明同时提供相应的控制方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性多状态开关，包括：

至少两个链式换流器和至少一个直流互联单元；

所述链式换流器包括三个能量均衡换流链；所述能量均衡换流链包括N个功率单元以及与功率单元一一对应的N个直流均衡单元，所述N为大于等于1的整数；

所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；

所述功率单元的交流端级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一功率端口、第二功率端口；

所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口、第二均衡端口；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；

所述直流均衡单元包括第一开关单元和第二开关单元；

所述直流互联单元两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元用于调节相邻功率单元第一直流电容之间的电压平衡。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一、二直流端口连接；第一开关单元与第二开关单元的另一端连接后与第三直流端口连接。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元还包括第四直流端口，还包括第三、四开关单元，所述第三、四开关单元一端与第一、二直流端口连接，另一端连接后与第四直流端口连接；所述第四直流端口与第一直流电容的负极或正极连接。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一、二直流端口连接；第一开关单元的另一端与第二端口连接，第二开关单元的另一端与第三端口连接。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流均衡单元还包括第五开关，所述第五开关并联连接于第一、二直流端口之间。

作为本发明的进一步优选方案，所述三个换流链的第一功率端口或第二功率端口连接在一起，未连接的一端分别连接电网的ABC三相，构成星型连接方式；或者三个换流链的第一功率端口与相邻换流链的第二功率端口相互连接，构成闭环，三个换流链的第一功率端口或第二功率端口分别连接电网的ABC三相，构成角型连接方式。

作为本发明的进一步优选方案，当三个换流链为星型连接时，所述三个换流链的第一均衡端口或第二均衡端口连接在一起；当三个换流链为角型连接时，所述三个换流链的第一均衡端口与相邻换流链的第二均衡端口相互连接，构成闭环。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一、二开关单元分别包括第一、二开关，所述第一、二开关为功率半导体器件或机械开关。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一、二开关单元还包括限流电阻、电感或/和熔丝，所述电阻、电感或/和熔丝与第一、二开关串联。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一、二、三、四开关单元分别包括第一、二、三、四开关，所述第一、二、三、四开关为功率半导体器件或机械开关。

作为本发明的进一步优选方案，所述第一、二、三、四开关单元还包括限流电阻、电感或 /和熔丝，所述电阻、电感或/和熔丝与第一、二、三、四开关串联。

作为本发明的进一步优选方案，所述直流互联单元由互联单元直交变换器、隔离变压器与互联单元交直变换器构成；所述互联单元直交变换器将直流变换为交流，连接隔离变压器的原边；隔离变压器的副边连接互联单元交直变换器的交流侧，互联单元交直变换器将交流变换为直流。

作为本发明的进一步优选方案，所述换流链还包括至少一个耗能单元，串联在换流链中的任意位置或并联在第一直流电容的两端。

作为本发明的进一步优选方案，所述耗能单元包括串联连接的耗能电阻以及快速开关。

作为本发明的进一步优选方案，所述耗能单元包括第一快速开关、阻尼电阻、第二快速开关、耗能电阻以及第二直流电容，第二直流电容与第二快速开关和耗能电阻串联后，与阻尼电阻、第一快速开关并联。

本发明同时提供了一种柔性交直流互联系统，所述柔性交直流互联系统包括如上所述的柔性多状态开关，所述柔性交直流互联系统还包括直直换流器和/或直交换流器。

作为本发明的进一步优选方案，所述直直换流器的输入端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，输出端备用或者连接到直流母线。

作为本发明的进一步优选方案，直交换流器的直流端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，交流端备用或者连接到交流母线。

作为本发明的进一步优选方案，所述柔性交直流互联系统还包括母线互联直直换流器，所述母线互联直直换流器用于连接任意两个直流母线。

作为本发明的进一步优选方案，所述柔性交直流互联系统还包括互联交直交换流器，所述互联交直交换流器用于连接任意两个交流母线。

本发明同时提供了上述柔性多状态开关的控制方法，所述柔性多状态开关通过自行判断或接受外部指令，进入以下工作状态，包括：

双侧电能治理状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器独立补偿连接点的电能质量，包括无功功率、谐波电压/电流、不平衡电压/电流；

双侧自动均压状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用直流均衡单元实现直流电压自动均衡控制；

有功可控传输状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器之间利用直流互联单元进行受控的有功功率传输；

短路电流转移状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器在外部系统故障发生后，转移部分故障电流，减小流经故障点的短路电流；

无源供电状态：所述柔性多状态开关中单个链式换流器补偿连接点交流母线失电，其链式换流器转换为电压/频率控制模式，从另一个链式换流器中获得有功功率，为失电的补偿连接点交流母线供电。

作为本发明的进一步优选方案，所述柔性多状态开关能够在多种状态切换，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性多状态开关启动后进入双侧自动均压状态；

步骤2：柔性多状态开关在双侧电能治理状态和有功可控传输状态中任意切换，或同时运行于上述两种状态；

步骤3：当交流系统发生临时性故障时，柔性多状态开关根据相应的判据进入短路电流转移状态；

步骤4：当任意一个与链式换流器连接的交流母线失电时，柔性多状态开关进入无源供电状态，由正常的交流母线向失电交流系统供电。

本发明同时提供了另一种上述柔性多状态开关的控制方法，所述柔性多状态开关通过自行判断或接受外部指令，进入以下工作状态，包括：

双侧电能治理状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器独立补偿连接点的电能质量，包括无功功率、谐波电压/电流、不平衡电压/电流；

双侧自动均压状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用直流均衡单元实现直流电压自动均衡控制；

双侧独立耗能状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用耗能单元消耗有功功率，维持换流器功率单元的直流电容电压稳定。

有功可控传输状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器之间利用直流互联单元进行受控的有功功率传输；

短路电流转移状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器在外部系统故障发生后，转移部分故障电流，减小流经故障点的短路电流；

无源供电状态：所述柔性多状态开关中单个链式换流器补偿连接点交流母线失电，其链式换流器转换为电压/频率控制模式，从另一个链式换流器中获得有功功率，为失电的补偿连接点交流母线供电。

作为本发明的进一步优选方案，所述柔性多状态开关能够在多种状态切换，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性多状态开关启动后进入双侧自动均压状态；

步骤2：柔性多状态开关在双侧电能治理状态和有功可控传输状态中任意切换，或同时运行于上述两种状态；

步骤3：当交流系统发生临时性故障时，柔性多状态开关根据相应的判据进入双侧独立耗能状态或短路电流转移状态；

步骤4：当任意一个与链式换流器连接的交流母线失电时，柔性多状态开关进入无源供电状态，由正常的交流母线向失电交流系统供电。

本发明还提供了上述柔性交直流互联系统的控制方法，包括：

当柔性多状态开关中两个链式换流器的补偿连接点均失电，直流母线或交流母线上所连接的电源向系统反送电，单侧或双侧链式换流器转换为电压/频率控制模式，为失电的补偿连接点供电。

有益效果：

(1)本申请提供的技术方案：在两个链式换流器中换流链的功率单元之间的直流互联单元实现了两个换流器的有功功率传输；链式换流器内部的直流均衡单元在角内构成闭环，当直流电压不均衡时，直流均衡单元会自动实现直流电压均衡调节，因此功率单元之间的直流互联单元可以任意设置；即当两个链式换流器互联时，当有功功率传输时，局部的直流电容电压不平衡可以被每个链式换流器内部平衡掉。

(2)本发明链式换流器中换流链的功率单元的直流电容可以引出低压直流端口，额外增加直交变换器，即可提供低压交流端口，可以方便的与低压交直流母线连接，或者直接与低压交直流电源或负荷连接，构成交直流互联系统。交直流互联系统可以实现有功功率传输，端口之间的功率不平衡造成的直流电压不均可以通过链式换流器的直流均衡单元实现自动均衡控制。

(3)本申请提供的技术方案中的链式换流器本身可作为静止无功发生器，调节交流电网补偿点的电能质量，可解决功率因数，谐波以及不平衡问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种柔性多状态开关构成示意图；

图2A是本申请实施例提供的直流均衡单元构成示意图之一；

图2B是本申请实施例提供的直流均衡单元构成示意图之二；

图2C是本申请实施例提供的直流均衡单元构成示意图之三；

图2D是本申请实施例提供的直流均衡单元构成示意图之四；

图3A是本申请实施例提供的功率单元构成示意图之一；

图3B是本申请实施例提供的功率单元构成示意图之二；

图3C是本申请实施例提供的功率单元构成示意图之三；

图4是本申请实施例提供的耗能单元构成示意图；

图5是本申请实施例提供的一种直流互联单元构成示意图。

图6A是本申请实施例提供的一种链式换流器构成示意图之一。

图6B是本申请实施例提供的一种链式换流器构成示意图之二。

图7是本申请实施例提供的一种柔性交直流互联系统构成示意图。

图8是本申请实施例提供的一种多状态开关控制方法示意图。

附图标记：

1、能量均衡换流链；2、功率单元；3、直流均衡单元；4、耗能单元；5、直流互联单元；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

如图1所示：本发明实施例提供一种柔性多状态开关，包括：

至少两个链式换流器和至少一个直流互联单元；

所述链式换流器包括三个能量均衡换流链1；所述能量均衡换流链1包括N个功率单元 2以及与功率单元一一对应的N个直流均衡单元3，所述N为大于等于1的整数；

所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；

其中，本实例中所述功率单元中的功率组件由三种方式构成：

(1)两个全控型功率半导体器件以半桥连接形式构成，如图3A所示。其中两个全控型功率半导体器件为带有反并联二极管的IGBT，分别为T1和T2，T1的集电极与第一直流电容C1的正极连接，T2的集电极与T1的发射极连接，T2的发射极与C1的负极连接，T1 的发射极与T2的发射极引出作为功率单元的两个交流端。

(2)由四个全控型功率半导体器件以全桥连接形式构成，如图3B所示。其中四个全控型功率半导体器件为带有反并联二极管的IGBT，分别为T3-T6，其中T3和T4构成一个桥臂，T5和T6构成一另个桥臂：T3的集电极与第一直流电容C1的正极连接，T4的集电极与T3的发射极连接，T4的发射极与C1的负极连接；T5的集电极与第一直流电容C1的正极连接，T6的集电极与T5的发射极连接，T6的发射极与C1的负极连接；两个桥臂的中点引出作为功率单元的两个交流端。

(3)由一个全控型功率半导体器件与缓冲回路并联构成，所述缓冲回路由二极管与电容串联构成，如图3C所示。其中全控型功率半导体器件T7的集电极经过二极管D1与第一直流电容C1的正极连接，T7的发射极与第一直流电容C1的负极连接。

所述功率单元的交流端级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一功率端口X1、第二功率端口X2；

所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，分别为D1,D2,D3；其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口Y1、第二均衡端口Y2；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；

所述直流均衡单元包括第一开关单元K1和第二开关单元K2；

所述直流互联单元5两端分别连接位于两个换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

其中，所述直流均衡单元包括以下几种构成与连接方式：

(1)如图2A所示，第一、二开关单元的一端分别与第一直流端口D1、第二直流端口D2连接；第一开关单元与第二开关单元的另一端连接后与第三直流端口D3连接。

(2)如图2B所示，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一直流端口 D1、第二直流端口D2连接；第一开关单元的另一端与第二端口连接，第二开关单元的另一端与第三端口D3连接。

(3)如图2C所示，第一、二开关单元的一端分别与第一直流端口D1、第二直流端口D2连接；第一开关单元与第二开关单元的另一端连接后与第三直流端口D3连接；所述直流均衡单元还包括第四直流端口D4，还包括第三开关单元K3与第四开关单元K4，所述第三、四开关单元一端与第一、二直流端口连接，另一端连接后与第四直流端口连接。

如图2A所示，所述直流均衡单元还包括第五开关K5，所述第五开关并联连接于第一、二直流端口之间。

其中，所述第一、二、三、四开关单元分别包括第一、二、三、四开关，所述第一、二、三、四开关为功率半导体器件或机械开关。图2A、2B的实施例中第一、二开关为机械开关，图2C的实施例中第一、二、三、四开关均为带有反并联二极管的IGBT。其中，第一、二、三、四开关也可以为二极管。

其中，所述第一、二、三、四开关单元还包括限流电阻、电感或/和熔丝，所述电阻、电感或/和熔丝与第一、二、三、四开关串联。如图2D所示，本实施例中第二开关单元为第二开关与限流电阻R1，限流电感L1，熔丝F1串联连接。

其中，本实施例中所述链式换流器的连接方式包括：

(1)三个换流链的第一功率端口X1连接在一起，第二功率端口X2分别连接电网的ABC三相；或第二功率端口X2连接在一起，第一功率端口X1分别连接电网的ABC三相，构成星型连接方式。

优选的实施例中，三个换流链的第一功率端口X1连接在一起，同时三个换流链的第一均衡端口Y1连接在一起，第二功率端口X2分别连接电网的ABC三相；或者是第二功率端口X2连接在一起，同时第二均衡端口Y2连接在一起，第一功率端口X1分别连接电网的ABC三相。如图6A所示。

(2)三个换流链的第一功率端口与相邻换流链的第二功率端口相互连接，构成闭环，三个换流链的第一功率端口X1或第二功率端口X2分别连接电网的ABC三相，构成角型连接方式。如图6B所示；所述三个换流链的第一均衡端口Y1与相邻换流链的第二均衡端口Y2相互连接，构成闭环。

其中，所述换流链还包括至少一个耗能单元，所述耗能单元包括所述耗能单元包括串联连接的耗能电阻以及快速开关，耗能单元串联在换流链中的任意位置或并联在第一直流电容的两端。如图4所示：在本实施例中，耗能单元包括第一快速开关K6与阻尼电阻R2还包括第二快速开关K7、耗能电阻R3，以及第二直流电容C2，第二直流电容与第二快速开关和耗能电阻串联后，与阻尼电阻、第一快速开关并联。

其中，所述直流互联单元5由互联单元直交变换器15、隔离变压器17与互联单元交直变换器16构成；所述互联单元直交变换器15将直流变换为交流，连接隔离变压器的原边；隔离变压器的副边连接互联单元交直变换器的交流侧，互联单元交直变换器16将交流变换为直流。如图5所示，在本实施例中，在互联单元直交变换器15与原边绕组之间还包括电容，在副边绕组与互联单元交直变换器16之间还包括电容与电感。

本发明还包括一种柔性交直流互联系统，所述柔性交直流互联系统包括上述柔性多状态开关，所述柔性交直流互联系统还包括直直换流器和/或直交换流器。

其中，直直换流器的输入端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，输出端备用或者连接到直流母线。

在本实施例中，如图7所示：柔性交直流互联系统共包括2个链式换流器，2个直直换流器，每个链式换流器连接1个直直换流器，具体通过其中1个功率单元的直流电容与所述直直换流器连接，直直换流器的输出连接一条直流母线；每个直直换流器连接一条直流母线，共包括两个直直换流器，共连接两条直流母线。

其中，直交换流器的直流端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，交流端备用或者连接到交流母线。

在本实施例中，如图7所示：柔性交直流互联系统共包括2个链式换流器，2个直交换流器；每个链式换流器连接1个直交换流器，具体通过其中1个功率单元的直流电容与所述直交换流器连接，直交换流器的输出连接一条交流母线；每个直交换流器连接一条交流母线，共包括两个直交换流器，共连接两条交流母线。

所述柔性交直流互联系统还包括母线互联直直换流器，所述母线互联直直换流器用于连接任意两个直流母线。

在本实施例中，包括1个母线互联直直换流器，所述1个母线互联直直换流器与2个直流母线连接。

所述柔性交直流互联系统还包括互联交直交换流器，所述互联交直交换流器用于任意两个交流母线连接。

在本实施例中，包括1个母线互联交直交换流器，所述1个母线互联交直交换流器与2 个交流母线连接。

本发明还提供了一种柔性多状态开关的控制方法，所述柔性多状态开关可自行判断或接受外部指令，进入以下工作状态，包括：

双侧电能治理状态：所述柔性多状态开关多状态开关中两个链式换流器独立补偿连接点的电能质量，包括无功功率、谐波电压/电流、不平衡电压/电流；

双侧自动均压状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用直流均衡单元实现直流电压自动均衡控制；

双侧独立耗能状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用耗能单元消耗有功功率，维持换流器功率单元的直流电容电压稳定。

有功可控传输状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器之间利用直流互联单元进行受控的有功功率传输；

短路电流转移状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器在外部系统故障发生后，转移部分故障电流，减小流经故障点的短路电流；

无源供电状态：所述柔性多状态开关中单个链式换流器补偿连接点失电，其链式换流器转换为电压/频率控制模式，从另一个链式换流器中获得有功功率，为失电的补偿连接点供电。

其中，所述柔性多状态开关可以在多种状态切换，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性多状态开关启动后进入双侧自动均压状态；

步骤2：柔性多状态开关在双侧电能治理状态和有功可控传输状态中任意切换，或同时运行于上述两种状态；

步骤3：当交流系统发生临时性故障时，柔性多状态开关根据相应的判据进入双侧独立耗能状态或短路电流转移状态；

如当系统发生过压故障、装置内部故障时，柔性多状态开关进入双侧独立耗能状态；

如当系统发生过流故障时，柔性多状态开关进入短路电流转移状态。

步骤4：当任意一个与链式换流器连接的交流母线失电时，柔性多状态开关进入无源供电状态，由正常的交流母线向失电交流系统供电。

本发明还提供了一种所述柔性交直流互联系统的控制方法，所述直流母线连接负载或电源；交流母线连接负载或电源；互联直直换流器处于运行或闭锁状态；互联交直交换流器处于运行或闭锁状态。

所述柔性多状态开关中两个链式换流器的补偿连接点均失电，其直流母线或交流母线上所连接的电源向系统反送电，单侧或双侧链式换流器转换为电压/频率控制模式，为失电的补偿连接点供电。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (26)

1.一种柔性多状态开关，其特征在于，包括：

至少两个链式换流器和至少一个直流互联单元；

所述链式换流器包括三个能量均衡换流链；所述能量均衡换流链包括N个功率单元以及与功率单元一一对应的N个直流均衡单元，所述N为大于等于1的整数；

所述功率单元由第一直流电容与功率组件构成；所述功率组件为半桥、全桥或直接串联连接方式；

所述功率单元的交流端级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一功率端口、第二功率端口；

所述直流均衡单元包括三个端口，分别定义为第一、二、三直流端口，其中第一、二直流端口级联，首端、尾端分别定义为换流链的第一均衡端口、第二均衡端口；所述第三直流端口与第一直流电容的正极或负极连接；

所述直流均衡单元包括第一开关单元和第二开关单元；

所述直流互联单元两端分别连接位于两个链式换流器的任意不同功率单元上的第一直流电容。

2.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流均衡单元用于调节相邻功率单元第一直流电容之间的电压平衡。

3.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一、二直流端口连接；第一开关单元与第二开关单元的另一端连接后与第三直流端口连接。

4.根据权利要求3所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流均衡单元还包括第四直流端口，还包括第三、四开关单元，所述第三、四开关单元一端与第一、二直流端口连接，另一端连接后与第四直流端口连接；所述第四直流端口与第一直流电容的负极或正极连接。

5.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流均衡单元的第一、二开关单元的一端分别与第一、二直流端口连接；第一开关单元的另一端与第二端口连接，第二开关单元的另一端与第三端口连接。

6.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流均衡单元还包括第五开关，所述第五开关并联连接于第一、二直流端口之间。

7.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述三个换流链的第一功率端口或第二功率端口连接在一起，未连接的一端分别连接电网的ABC三相，构成星型连接方式；或者三个换流链的第一功率端口与相邻换流链的第二功率端口相互连接，构成闭环，三个换流链的第一功率端口或第二功率端口分别连接电网的ABC三相，构成角型连接方式。

8.根据权利要求7所述的柔性多状态开关，其特征在于，当三个换流链为星型连接时，所述三个换流链的第一均衡端口或第二均衡端口连接在一起；当三个换流链为角型连接时，所述三个换流链的第一均衡端口与相邻换流链的第二均衡端口相互连接，构成闭环。

9.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述第一、二开关单元分别包括第一、二开关，所述第一、二开关为功率半导体器件或机械开关。

10.根据权利要求9所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述第一、二开关单元还包括限流电阻、电感或/和熔丝，所述电阻、电感或/和熔丝与第一、二开关串联。

11.根据权利要求4所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述第一、二、三、四开关单元分别包括第一、二、三、四开关，所述第一、二、三、四开关为功率半导体器件或机械开关。

12.根据权利要求11所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述第一、二、三、四开关单元还包括限流电阻、电感或/和熔丝，所述电阻、电感或/和熔丝与第一、二、三、四开关串联。

13.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述直流互联单元由互联单元直交变换器、隔离变压器与互联单元交直变换器构成；所述互联单元直交变换器将直流变换为交流，连接隔离变压器的原边；隔离变压器的副边连接互联单元交直变换器的交流侧，互联单元交直变换器将交流变换为直流。

14.根据权利要求1所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述换流链还包括至少一个耗能单元，串联在换流链中的任意位置或并联在第一直流电容的两端。

15.根据权利要求14所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述耗能单元包括串联连接的耗能电阻以及快速开关。

16.根据权利要求14所述的柔性多状态开关，其特征在于，所述耗能单元包括第一快速开关、阻尼电阻、第二快速开关、耗能电阻以及第二直流电容，第二直流电容与第二快速开关和耗能电阻串联后，与阻尼电阻、第一快速开关并联。

17.一种柔性交直流互联系统，其特征在于，所述柔性交直流互联系统包括如权利要求1-16任一项所述的柔性多状态开关，所述柔性交直流互联系统还包括直直换流器和/或直交换流器。

18.根据权利要求17所述的柔性交直流互联系统，其特征在于，所述直直换流器的输入端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，输出端备用或者连接到直流母线。

19.根据权利要求17所述的柔性交直流互联系统，其特征在于，直交换流器的直流端连接链式换流器中任意功率单元的第一直流电容，交流端备用或者连接到交流母线。

20.根据权利要求18所述的柔性交直流互联系统，其特征在于，所述柔性交直流互联系统还包括母线互联直直换流器，所述母线互联直直换流器用于连接任意两个直流母线。

21.根据权利要求19所述的柔性交直流互联系统，其特征在于，所述柔性交直流互联系统还包括互联交直交换流器，所述互联交直交换流器用于连接任意两个交流母线。

22.一种基于权利要求1-13任一项所述柔性多状态开关的控制方法，其特征在于，所述柔性多状态开关通过自行判断或接受外部指令，进入以下工作状态，包括：

双侧电能治理状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器独立补偿连接点的电能质量，包括无功功率、谐波电压/电流、不平衡电压/电流；

双侧自动均压状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用直流均衡单元实现直流电压自动均衡控制；

有功可控传输状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器之间利用直流互联单元进行受控的有功功率传输；

短路电流转移状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器在外部系统故障发生后，转移部分故障电流，减小流经故障点的短路电流；

无源供电状态：所述柔性多状态开关中单个链式换流器补偿连接点交流母线失电，其链式换流器转换为电压/频率控制模式，从另一个链式换流器中获得有功功率，为失电的补偿连接点交流母线供电。

23.根据权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述柔性多状态开关能够在多种状态切换，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性多状态开关启动后进入双侧自动均压状态；

步骤2：柔性多状态开关在双侧电能治理状态和有功可控传输状态中任意切换，或同时运行于上述两种状态；

步骤3：当交流系统发生临时性故障时，柔性多状态开关根据相应的判据进入短路电流转移状态；

步骤4：当任意一个与链式换流器连接的交流母线失电时，柔性多状态开关进入无源供电状态，由正常的交流母线向失电交流系统供电。

24.一种基于权利要求14-16任一项所述柔性多状态开关的控制方法，其特征在于，所述柔性多状态开关通过自行判断或接受外部指令，进入以下工作状态，包括：

双侧电能治理状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器独立补偿连接点的电能质量，包括无功功率、谐波电压/电流、不平衡电压/电流；

双侧自动均压状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用直流均衡单元实现直流电压自动均衡控制；

双侧独立耗能状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器利用耗能单元消耗有功功率，维持换流器功率单元的直流电容电压稳定；

有功可控传输状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器之间利用直流互联单元进行受控的有功功率传输；

短路电流转移状态：所述柔性多状态开关中两个链式换流器在外部系统故障发生后，转移部分故障电流，减小流经故障点的短路电流；

无源供电状态：所述柔性多状态开关中单个链式换流器补偿连接点交流母线失电，其链式换流器转换为电压/频率控制模式，从另一个链式换流器中获得有功功率，为失电的补偿连接点交流母线供电。

25.根据权利要求24所述的控制方法，其特征在于，所述柔性多状态开关能够在多种状态切换，所述方法包括以下步骤：

步骤1：柔性多状态开关启动后进入双侧自动均压状态；

步骤2：柔性多状态开关在双侧电能治理状态和有功可控传输状态中任意切换，或同时运行于上述两种状态；

步骤3：当交流系统发生临时性故障时，柔性多状态开关根据相应的判据进入双侧独立耗能状态或短路电流转移状态；

步骤4：当任意一个与链式换流器连接的交流母线失电时，柔性多状态开关进入无源供电状态，由正常的交流母线向失电交流系统供电。

26.一种基于权利要求17-21任一项所述柔性交直流互联系统的控制方法，其特征在于，

当柔性多状态开关中两个链式换流器的补偿连接点均失电，直流母线或交流母线上所连接的电源向系统反送电，单侧或双侧链式换流器转换为电压/频率控制模式，为失电的补偿连接点供电。

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