CN114499159A - 直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块。该模块化多电平直流变压器的子模块包括：储能单元；第一单向导通单元，第一单向导通单元的输出端与储能单元的正极连接；第一单向开关单元，第一单向开关单元的输入端与第一单向导通单元的输入端连接，作为子模块的输入端，第一单向开关单元的输出端与储能单元的负极连接；第二单向导通单元，第二单向导通单元的输入端与储能单元的负极连接；第二单向开关单元，第二单向开关单元的输出端与第二单向导通单元的输出端连接，作为子模块的输出端，第二单向开关单元的输入端与储能单元的输入端连接。该模块化多电平直流变压器的子模块可以使得极性发生改变。

Description

直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块。

背景技术

随着电源清洁化政策缩紧，直流电网由于对高渗透率的分布式能源接入友好，在未来电网的发展中将具有良好的前景。在直流电网中，直流变压器是完成电能传输与电压变换的关键换流设备。为了实现高压直流输电层面不同电压等级直流母线的互联，基于模块化多电平换流器(module multilevel converter，MMC)结构的模块化多电平型直流变压器由于具有模块化结构、易于扩展和冗余投入的优势，已经成为直流变压器研究领域的重点。

在常规的模块化多电平型直流变压器中，子模块采用了半桥结构，因此直流变压器的极性不能发生改变，从而不能被连接于可能出现电压极性反转的基于电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)的直流输电系统中。

发明内容

基于此，有必要提供一种极性能够发生改变的直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块。

第一方面，本申请提供了一种模块化多电平直流变压器的子模块，包括：

储能单元；

第一单向导通单元，所述第一单向导通单元的输出端与储能单元的正极连接；

第一单向开关单元，所述第一单向开关单元的输入端与所述第一单向导通单元的输入端连接，作为所述子模块的输入端，所述第一单向开关单元的输出端与所述储能单元的负极连接；

第二单向导通单元，所述第二单向导通单元的输入端与所述储能单元的负极连接；

第二单向开关单元，所述第二单向开关单元的输出端与所述第二单向导通单元的输出端连接，作为所述子模块的输出端，所述第二单向开关单元的输入端与所述储能单元的输入端连接；

其中，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时导通的情况下储能单元放电以输出第一电压，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时关断的情况下储能单元充电以输出第二电压，第一电压和第二电压的极性相反。

在其中一个实施例中，所述第一单向导通单元包括二极管D1，所述二极管D1的正极作为所述第一单向导通单元的输入端，所述二极管D1的负极作为所述第一单向导通单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第二单向导通单元包括二极管D2，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元的输入端，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第一单向开关单元包括第一IGBT，所述第一IGBT的集电极作为所述第一单向开关单元的输入端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一单向开关单元的输出端；和/或，

所述第二单向开关单元包括第二IGBT，所述第二IGBT的集电极作为所述第二单向开关单元的输入端，所述第二IGBT的发射极作为所述第二单向开关单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述储能单元包括电容，所述电容的第一端作为所述储能单元的正极，所述电容的第二端作为所述储能单元的负极。

第二方面，本申请提供了一种模块化多电平直流变压器，包括：变压器以及多个子系统，多个子系统包括第一子系统和第二子系统，每个所述子系统包括两个相单元，分别为第一相单元以及第二相单元，每个所述相单元包括两个桥臂，分别为上桥臂和与上桥臂连接的下桥臂，每个桥臂包括多个串联的子模块，其中，所述子模块为根据上述的子模块；

所述变压器的一次侧的第一端与所述第一子系统的第一相单元的第一连接端连接，所述变压器的一次侧的第二端与所述第一子系统的第二相单元的第二连接端连接，所述变压器的二次侧的第一端与所述第二子系统的第一相单元的第三连接端连接，所述变压器的二次侧的第二端与所述第二子系统的第二相单元的第四连接端连接；其中，所述第一连接端为所述第一子系统的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第二连接端为所述第一子系统的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第三连接端为所述第二子系统的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第四连接端为所述第二子系统的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端。

第三方面，本申请提供了一种直流输电系统，包括根据上述的模块化多电平直流变压器。

第四方面，本申请提供了一种模块化多电平直流变压器的子模块的控制方法，所述子模块包括储能单元、第一单向导通单元、第一单向开关单元、第二单向导通单元以及第二单向开关单元，其中，所述储能单元的正极分别与所述第一单向导通单元的输出端以及所述第二单向开关的输入端连接，所述储能单元的负极分别与所述第一单向开关的输出端以及第二单向导通单元的正极连接，所述第一单向导通单元的输入端与所述第一单向开关的输入端连接作为所述子模块的输入端，所述第二单向导通单元的输出端与所述第二单向开关的输出端连接作为所述子模块的输出端；所述子模块的控制方法，包括：

在需要所述子模块的储能单元放电的情况下，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元导通。

在其中一个实施例中，所述子模块的控制方法包括：

在需要所述子模块的储能单元充电的情况下，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元关断。

在其中一个实施例中，所述子模块的控制方法包括：

在需要旁路所述子模块的情况下，控制所述第一单向开关和第二单向开关中的一个关断以及控制所述第一单向开关和第二单向开关中的另一个导通。

上述直流输电系统、模块化多电平直流变压器及其子模块，模块化多电平直流变压器的子模块包括：储能单元；第一单向导通单元，所述第一单向导通单元的输出端与储能单元的正极连接；第一单向开关单元，所述第一单向开关单元的输入端与所述第一单向导通单元的输入端连接，作为所述子模块的输入端，所述第一单向开关单元的输出端与所述储能单元的负极连接；第二单向导通单元，所述第二单向导通单元的输入端与所述储能单元的负极连接；第二单向开关单元，所述第二单向开关单元的输出端与所述第二单向导通单元的输出端连接，作为所述子模块的输出端，所述第二单向开关单元的输入端与所述储能单元的输入端连接，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时导通的情况下储能单元放电以输出第一电压，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时关断的情况下储能单元充电以输出第二电压，第一电压和第二电压的极性相反，模块化多电平直流变压器的子模块可以实现极性改变，此外，采用上述子模块的模块化多电平直流变压器和直流输电系统也可以实现极性改变。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的结构示意图；

图2为另一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的结构示意图；

图3为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的结构示意图；

图4为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一控制指令称为第二控制指令，且类似地，可将第二控制指令称为第一控制指令。第一控制指令和第二控制指令两者都是控制指令，但其不是同一控制指令。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参考图1，图1为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的结构示意图。在一个实施例中，如图1所示，模块化多电平直流变压器的子模块包括储能单元110、第一单向导通单元120、第一单向开关单元130、第二单向导通单元140和第二单向开关单元150，其中：

所述第一单向导通单元120的输出端与储能单元110的正极连接；所述第一单向开关单元130的输入端与所述第一单向导通单元120的输入端连接，作为所述子模块的输入端，所述第一单向开关单元130的输出端与所述储能单元110的负极连接；所述第二单向导通单元140的输入端与所述储能单元110的负极连接；所述第二单向开关单元150的输出端与所述第二单向导通单元140的输出端连接，作为所述子模块的输出端，所述第二单向开关单元150的输入端与所述储能单元110的输入端连接。

其中，在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时导通的情况下储能单元110放电以输出第一电压，在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时关断的情况下储能单元110充电以输出第二电压，第一电压和第二电压的极性相反。

在本实施例中，由于在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时导通的情况下，储能单元110可以放电从而输出第一电压；而在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时关断的情况下，储能单元110可以充电从而输出与第一电压极性相反的第二电压，由此，可以通过一个模块化多电平直流变压器的子模块实现电压极性的改变。可选的，第一电压和第二电压的极性相反，可以是第一电压为正电压，第二电压为负电压；也可以是第一电压为负电压，第二电压为正电压，本实施例不作限定。

示例性的，若第一电压为正电压，第二电压为负电压，则在子模块需要输出正电压时，第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时导通；在子模块需要输出负电压时，第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时关断。

又示例性的，若第一电压为负电压，第二电压为正电压，则在子模块需要输出负电压时，第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时导通；在子模块需要输出正电压时，第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时关断。

本实施例的技术方案，通过在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时导通的情况下储能单元110放电以输出第一电压，在第一单向开关单元130和第二单向开关单元150同时关断的情况下储能单元110充电以输出第二电压，第一电压和第二电压的极性相反，上述模块化多电平直流变压器的子模块可以实现极性改变。

在一个实施例中，模块化多电平直流变压器的子模块还包括控制器。控制器用于在需要所述子模块的储能单元110充电的情况下，控制所述第一单向开关单元130以及所述第二单向开关单元150关断；以及用于在需要所述子模块的储能单元110充电的情况下，控制所述第一单向开关单元130以及所述第二单向开关单元150关断；以及用于在需要旁路所述子模块的情况下，控制所述第一单向开关和第二单向开关中的一个关断以及控制所述第一单向开关和第二单向开关中的另一个导通。

参考图2，图2为另一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的结构示意图。在一个实施例中，如图2所示，提供了另一种模块化多电平直流变压器的子模块。

在本实施例中，所述第一单向导通单元120包括二极管D1，所述二极管D1的正极作为所述第一单向导通单元120的输入端，所述二极管D1的负极作为所述第一单向导通单元120的输出端。

其中，二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。它具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

在本实施例中，通过二极管D1来实现第一单向导通单元120的单向导通功能。

可以理解的是，第一单向导通单元120的单向导通功能不仅可以通过二极管D1实现，只要其能够实现第一单向导通单元120的单向导通功能即可。

在一个实施例中，可选的，所述第二单向导通单元140包括二极管D2，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元140的输入端，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元140的输出端。

在本实施例中，通过二极管D2来实现第二单向导通单元140的单向导通功能。

可以理解的是，第二单向导通单元140的单向导通功能不仅可以通过二极管D2实现，只要其能够实现第二单向导通单元140的单向导通功能即可。

在本实施例中，通过二极管来实现单向导通功能，由于二极管较为简单，则子模块的结构也较为简单，体积较小。

在一个实施例中，所述第一单向开关单元130包括第一IGBT Q1，所述第一IGBT Q1的集电极作为所述第一单向开关单元130的输入端，所述第一IGBT Q1的发射极作为所述第一单向开关单元130的输出端；和/或，所述第二单向开关单元150包括第二IGBT Q2，所述第二IGBT Q2的集电极作为所述第二单向开关单元150的输入端，所述第二IGBT Q2的发射极作为所述第二单向开关单元150的输出端。

其中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

在本实施例中，通过第一IGBT Q1来实现第一单向开关单元130的开关功能，以及通过第二IGBT Q2来实现第二单向开关单元150的开关功能。

需要说明的是，在本实施例中，可以是只将第一IGBT Q1作为第一单向开关单元130；也可以是只将第二IGBT Q2作为第二单向开关单元150，还可以是将第一IGBT Q1作为第一单向开关单元130以及将第二IGBT Q2作为第二单向开关单元150，本实施例不作具体限定。

可以理解的是，第一单向开关单元130的开关功能不仅可以通过第一IGBT Q1来实现，只要其能够实现第一单向开关单元130的开关功能即可。另外，第二单向开关单元150的开关功能不仅可以通过第二IGBT Q2来实现，只要其能够实现第二单向开关单元150的开关功能即可。

在一个实施例中，可选的，储能单元110包括电容C1，所述电容C1的第一端作为所述储能单元110的正极，所述电容C1的第二端作为所述储能单元110的负极。

其中，电容C1一般分为旁路型电容C1和储能型电容C1。具体的，旁路型电容C1是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容C1能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容C1要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好的防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。储能型电容C1通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40～450VDC、电容C1值在220～150 000μF之间的铝电解电容器是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

上述电路可以应用于诸如模块化多电平直流变压器等需要进行电压极性改变的设备中。

参考图3，图3为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的结构示意图。在一个实施例中，如图3所示，模块化多电平直流变压器包括变压器310以及多个子系统。其中：

多个子系统包括第一子系统320和第二子系统330，每个所述子系统包括两个相单元，分别为第一相单元以及第二相单元，每个所述相单元包括两个桥臂，分别为上桥臂和与上桥臂连接的下桥臂，每个桥臂包括多个串联的子模块。

所述变压器310的一次侧的第一端与所述第一子系统320的第一相单元的第一连接端连接，所述变压器310的一次侧的第二端与所述第一子系统320的第二相单元的第二连接端连接，所述变压器310的二次侧的第一端与所述第二子系统330的第一相单元的第三连接端连接，所述变压器310的二次侧的第二端与所述第二子系统330的第二相单元的第四连接端连接；其中，所述第一连接端为所述第一子系统320的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第二连接端为所述第一子系统320的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第三连接端为所述第二子系统330的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第四连接端为所述第二子系统330的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端。

需要说明的是，本实施例中子模块可以参考上述任一实施例的描述，本实施例不作赘述。

本实施例中的技术方案，由于模块化多电平直流变压器包括上述任一实施例的子模块，由于子模块可以实现极性改变，则包括了该子模块的模块化多电平直流变压器也可以实现极性的改变。

在一个实施例中，还提供了一种直流输电系统。本实施例中的直流输电系统，包括模块化多电平直流变压器。

本实施例中的模块化多电平直流变压器可以参考上述任一实施例的描述，本实施例不作赘述。

参考图4，图4为一个实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块的控制方法的流程示意图。可以理解的是，本实施例中的模块化多电平直流变压器的子模块可以参考上述任一实施例的描述，本实施例不作赘述。在一个实施例中，如图4所示，模块化多电平直流变压器的子模块的控制方法，包括以下步骤：

步骤410、接收控制指令，所述控制指令为第一控制指令、第二控制指令或第三控制指令，所述第一控制指令用于指示子模块的储能单元放电，所述第二控制指令用于指示子模块的储能单元充电，所述第三控制指令用于指示子模块进行旁路。

在本实施例中，可以针对不同的控制指令执行不同的操作。

步骤420、响应于第一控制指令，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元导通。

在本实施例中，若接收到第一控制指令，则说明需要子模块的储能单元放电，则控制第一单向开关单元以及第二单向开关单元导通。

步骤430、响应于第二控制指令，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元关断。

在本实施例中，若接收到第二控制指令，则说明需要子模块的储能单元充电，则控制第一单向开关单元以及第二单向开关单元关断。

步骤440、响应于第三控制指令，控制所述第一单向开关和第二单向开关中的一个关断以及控制所述第一单向开关和第二单向开关中的另一个导通。

在本实施例中，若接收到第三控制指令，则说明需要旁路子模块，则控制第一单向开关和第二单向开关中的一个关断，另一个导通。此时，子模块被旁路，处于非工作状态。

在本实施例中，可以根据需要控制子模块的工作模式，提升了控制子模块工作的便利性。

需要说明的是，响应于第一控制指令，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元导通的步骤、响应于第二控制指令，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元关断的步骤以及响应于第三控制指令，控制所述第一单向开关和第二单向开关中的一个关断以及控制所述第一单向开关和第二单向开关中的另一个导通的步骤可以单独存在。

在一个可能的实施方式中，模块化多电平直流变压器包括L个子模块，各子模块单独配置有一个控制器，模块化多电平直流变压器的控制方法，应用于总控制器，所述方法包括：

确定变压器待输出的目标电压大小以及电压极性；

根据目标电压大小确定处于工作状态的子模块数量M；

根据电压极性向M个控制器发送第一控制指令或第二控制指令，以及向N个子模块发送第三控制指令，N+M＝L。

在本实施例中，模块化多电平直流变压器可以通过调整工作的子模块数量，来获取需要输出的电压大小。具体的，根据目标电压的具体数值控制一部分子模块工作。另一部分子模块不工作。此外，可以根据需要输出的电压极性，发送第一控制指令或第二控制指令。

示例性的，一共有10个子模块，对外需要呈现5U(5个子模块提供的电压为5U)，这个时候其实就是控制其中5个子模块进行工作，另外5个子模块旁路，则总控制器向需要进行工作的5个子模块对应的控制器发送第一控制指令或第二控制指令，以及向不工作的另外5个子模块对应的控制器发送第三控制指令。

需要说明的是，可选的，M个控制器接收相同的控制指令。

在本实施例中，可以根据需要调整变压器输出的电压大小以及电压极性。

在一个实施例中，可选的，可以通过切换进行工作的子模块，来避免子模块长期工作导致的寿命短的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种模块化多电平直流变压器的子模块，其特征在于，包括：

储能单元；

第一单向导通单元，所述第一单向导通单元的输出端与储能单元的正极连接；

第一单向开关单元，所述第一单向开关单元的输入端与所述第一单向导通单元的输入端连接，作为所述子模块的输入端，所述第一单向开关单元的输出端与所述储能单元的负极连接；

第二单向导通单元，所述第二单向导通单元的输入端与所述储能单元的负极连接；

第二单向开关单元，所述第二单向开关单元的输出端与所述第二单向导通单元的输出端连接，作为所述子模块的输出端，所述第二单向开关单元的输入端与所述储能单元的输入端连接；

其中，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时导通的情况下储能单元放电以输出第一电压，在第一单向开关单元和第二单向开关单元同时关断的情况下储能单元充电以输出第二电压，第一电压和第二电压的极性相反。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平直流变压器的子模块，其特征在于，所述第一单向导通单元包括二极管D1，所述二极管D1的正极作为所述第一单向导通单元的输入端，所述二极管D1的负极作为所述第一单向导通单元的输出端。

3.根据权利要求1所述的模块化多电平直流变压器的子模块，其特征在于，所述第二单向导通单元包括二极管D2，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元的输入端，所述二极管D2的正极作为所述第二单向导通单元的输出端。

4.根据权利要求1所述的模块化多电平直流变压器的子模块，其特征在于，所述第一单向开关单元包括第一IGBT，所述第一IGBT的集电极作为所述第一单向开关单元的输入端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一单向开关单元的输出端；和/或，

所述第二单向开关单元包括第二IGBT，所述第二IGBT的集电极作为所述第二单向开关单元的输入端，所述第二IGBT的发射极作为所述第二单向开关单元的输出端。

5.根据权利要求1所述的模块化多电平直流变压器的子模块，其特征在于，所述储能单元包括电容，所述电容的第一端作为所述储能单元的正极，所述电容的第二端作为所述储能单元的负极。

6.一种模块化多电平直流变压器，其特征在于，包括：变压器以及多个子系统，多个子系统包括第一子系统和第二子系统，每个所述子系统包括两个相单元，分别为第一相单元以及第二相单元，每个所述相单元包括两个桥臂，分别为上桥臂和与上桥臂连接的下桥臂，每个桥臂包括多个串联的子模块，其中，所述子模块为根据权利要求1至5任一项所述的子模块；

所述变压器的一次侧的第一端与所述第一子系统的第一相单元的第一连接端连接，所述变压器的一次侧的第二端与所述第一子系统的第二相单元的第二连接端连接，所述变压器的二次侧的第一端与所述第二子系统的第一相单元的第三连接端连接，所述变压器的二次侧的第二端与所述第二子系统的第二相单元的第四连接端连接；其中，所述第一连接端为所述第一子系统的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第二连接端为所述第一子系统的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第三连接端为所述第二子系统的第一相单元的上桥臂和下桥臂的连接端，所述第四连接端为所述第二子系统的第二相单元的上桥臂和下桥臂的连接端。

7.一种直流输电系统，其特征在于，包括根据权利要求6所述的模块化多电平直流变压器。

8.一种模块化多电平直流变压器的子模块的控制方法，其特征在于，所述子模块包括储能单元、第一单向导通单元、第一单向开关单元、第二单向导通单元以及第二单向开关单元，其中，所述储能单元的正极分别与所述第一单向导通单元的输出端以及所述第二单向开关的输入端连接，所述储能单元的负极分别与所述第一单向开关的输出端以及第二单向导通单元的正极连接，所述第一单向导通单元的输入端与所述第一单向开关的输入端连接作为所述子模块的输入端，所述第二单向导通单元的输出端与所述第二单向开关的输出端连接作为所述子模块的输出端；所述子模块的控制方法，包括：

在需要所述子模块的储能单元放电的情况下，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元导通。

9.根据权利要求8所述的子模块的控制方法，其特征在于，所述子模块的控制方法包括：

在需要所述子模块的储能单元充电的情况下，控制所述第一单向开关单元以及所述第二单向开关单元关断。

10.根据权利要求8或9所述的子模块的控制方法，其特征在于，所述子模块的控制方法包括：

在需要旁路所述子模块的情况下，控制所述第一单向开关和第二单向开关中的一个关断以及控制所述第一单向开关和第二单向开关中的另一个导通。

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