CN209592999U - 具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统，该装置包括：三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制模块用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压，因此，本申请实施例能减少处理直流线路故障时的成本。

Description

具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统

技术领域

本申请涉及柔性配电技术领域，具体涉及一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统。

背景技术

我国现有直流输电系统大多采用点对点的两端直流输电技术，基本只有在负荷中心岛上建有受端换流站，但现有直流系统直流输电走廊附近存在大量岛屿有获取/发出电能的需求，一方面，有些地区的发展需要充足的电力供应，可在这些地区建立独立换流站满足其从直流输电网络获取电力的需求；另一方面，直流输电走廊附近部分区域有充沛的清洁发电资源却苦于没有电力输出通道，可在这部分区域建立换流站将清洁能源送入现有直流输电网络充分利用这部分资源。为保证输电经济性，需采用架空线路，而这种裸露的线路容易发生短路、闪络等暂时性的故障。

目前，针对上述故障主要的解决方案为采用三相并联模块化多电平换流器的方案(MMC，Modular Multilevel Converter)，但该类方案在遇到直流线路故障时处理故障的成本较高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种具备故障穿越能力的柔性直流输电装置及直流输电系统，能够减少处理直流线路故障时的成本。

本申请实施例的第一方面提供了一种柔性直流输电装置，所述装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接；

所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构为相同的拓扑结构；

所述a相拓扑结构的第二端与所述b相拓扑结构的第一端相连接，所述b相拓扑结构的第二端与所述c相拓扑结构的第一端相连接；

所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；

所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构的第二端相连接；

所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制单元用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。

结合本申请实施例的第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一子上桥臂包括N个半桥子模块，所述N个半桥子模块依次串联连接，所述半桥子模块包括：开关S1、开关S2、二极管D1、二极管D2和电容Csm，N为正整数；

所述开关S1的第一端与所述电容Csm的第一端、所述二极管D1的正极相连接，所述开关S1的第二端与所述开关S2的第一端、所述二极管D1的负极、所述二极管D2的正极相连接，所述开关S2的第二端与所述二极管D2的负极、Csm的第二端相连接。

结合本申请实施例第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述半桥子模块的输出电压为U_c或0，其中，U_c为正数。

结合本申请实施例第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一子下桥臂包括N个全桥子模块，所述N个全桥子模块依次串联连接，所述全桥子模块包括：开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cs，N为正整数；

所述开关S3的第一端与二极管D3的正极、所述电容Cs的第一端、所述二极管D5的正极、所述开关S5的第一端相连接，所述开关S3的第二端与所述二极管D3的负极、所述开关S4的第一端、所述二极管D4的正极相连接，所述开关S4的第二端与所述二极管D4的负极、所述二极管D6的负极、所述开关S6的第二端、所述电容Cs的第二端相连接，所述开关S6的第一端与所述二极管D5的第二端、所述开关S5的第二端、所述二极管D6的正极相连接。

结合本申请实施例第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述全桥子模块的输出电压为U_c、-U_c或0，其中，U_c为正数。

结合本申请实施例第一方面的第二种可能的实现方式和第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五中可能的实现方式中，所述计算单元还用于计算第一子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n1，第一子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块个数n2，第二子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n3，第二子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块的个数n4，第一子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n5，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，第一子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n7，第二子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n8，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，第二子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n10。

结合本申请实施例第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述n1通过如下公式计算得到：

其中，n1为所述第一子上桥臂的输出电压为U_c的个数，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压；

所述n2通过如下公式计算得到：

其中，n2为所述第一子上桥臂的输出电压为0的个数，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第一子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。

结合本申请实施例第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述n3通过如下公式计算得到：

其中，n3为所述第二子上桥臂的输出电压为U_c的个数，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压；

所述n4通过如下公式计算得到：

其中，n4为所述第二子上桥臂的输出电压为0的个数，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第二子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。

结合本申请实施例第一方面至第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述系统还包括信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构所产生的信号。

本申请实施例的第二方面提供了一种直流输电系统，所述直流输电系统包括直流电网和上述任一项柔性直流输电装置。

实施本申请实施例，至少具有如下有益效果：

通过本申请实施例，三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，相对于采用三相串联半桥子模块模块化多电平换流器的方案处理故障的时的成本较高，能够通过处理模块中的计算单元和控制单元对三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器中的电平进行控制，从对故障进行处理，因此，能够一定程度上提升减小在故障处理时的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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为本申请实施例提供了一种柔性直流输电装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供了一种a相拓扑结构的示意图；

图3为本申请实施例提供了一种半桥子模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供了一种全桥子模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供了另一种柔性直流输电装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供了一种参考电压的示意图。

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，所描述的实施例仅仅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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供了一种柔性直流输电装置的结构示意图。如图1所示，柔性直流输电装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器101和处理模块102，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器101与所述处理模块102相连接；

所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器101包括a相拓扑结构1011、b相拓扑结构1012和c相拓扑结构1013，所述a相拓扑结构1011、b相拓扑结构1012和c相拓扑结构1013为相同的拓扑结构；

所述a相拓扑结构1011的第二端与所述b相拓扑结构1012的第一端相连接，所述b相拓扑结构1012的第二端与所述c相拓扑结构1013的第一端相连接；

所述a相拓扑结构1011包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；

所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构1011的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构1011的第二端相连接；

所述处理模块102包括计算单元1021和控制单元1022，所述计算单元1021用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制单元1022用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。

可选的，柔性直流输电装置出现的故障可以为该输电装置的直流侧发生短路的情况，当然也可以为其它的故障，此处不作具体限定。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供了一种a相拓扑结构的示意图。如图2所示，所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，上桥臂包括第一子上桥臂201和第二子上桥臂203，下桥臂包括第一子下桥臂202和第二子下桥臂204；

所述第一子上桥臂201的第一端、第二子上桥臂203的第一端与a相拓扑结构的第一端相连接，第一子上桥臂201的第二端通过电感L1和电感L2与第一子下桥臂202的第一端相连接，电感L1和电感L2，串联第二子上桥臂通203过电感L3和电感L4与第二子下桥臂204的第一端相连接，电感L3和电感L4串联，交流电网205的第一端与电感L1和电感L2串联的连接点相连接，交流电网205的第二端与电感L3和电感L4串联的连接点相连接，第一子下桥臂202的第二端、第二子下桥臂204的第二端与a相拓扑结构1011的第二端相连接。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供了一种半桥子模块的结构示意图。如图3所示，上桥臂包括N个半桥子模块(Half-bridge Sub-module，HBSM)，所述N个半桥子模块依次串联连接，半桥子模块包括：开关S1、开关S2、二极管D1、二极管D2和电容Csm，N为正整数；

所述开关S1的第一端与所述电容Csm的第一端、所述二极管D1的正极相连接，所述开关S1的第二端与所述开关S2的第一端、所述二极管D1的负极、所述二极管D2的正极相连接，所述开关S2的第二端与所述二极管D2的负极、Csm的第二端相连接。

可选的，所述半桥子模块的输出电压为U_c或0，其中，U_c为正数。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供了一种全桥子模块的结构示意图。如图4所示，第一子下桥臂包括N个全桥子模块(Full-bridge Sub-module，FBSM)，所述N个全桥子模块依次串联连接，所述全桥子模块包括：开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cs，N为正整数；

所述开关S3的第一端与二极管D3的正极、所述电容Cs的第一端、所述二极管D5的正极、所述开关S5的第一端相连接，所述开关S3的第二端与所述二极管D3的负极、所述开关S4的第一端、所述二极管D4的正极相连接，所述开关S4的第二端与所述二极管D4的负极、所述二极管D6的负极、所述开关S6的第二端、所述电容Cs的第二端相连接，所述开关S6的第一端与所述二极管D5的第二端、所述开关S5的第二端、所述二极管D6的正极相连接。

可选的，所述全桥子模块的输出电压为U_c、-U_c或0，其中，U_c为正数。

可选的，第一上子桥臂的参考电压可通过如下公式进行计算：

u_{i1_ref}＝U_{dcrated_i}/2-u_{ref_i}/2；

其中，i的取值为a、b、c，即分别表示a相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，b相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，c相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，U_{dcrated_i}为i相直流侧额定参考电压的三分之一，u_{ref_i}/2为i相的参考电压。

第二上子桥臂的参考电压可通过如下公式进行计算：

u_{i3_ref}＝U_{dcrated_i}/2+u_{ref_i}/2；

其中，i的取值为a、b、c，即分别表示a相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，b相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，c相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，U_{dcrated_i}为i相直流侧额定参考电压的三分之一，u_{ref_i}/2为i相的参考电压。

第一下子桥臂的参考电压可通过如下公式进行计算：

u_{i2_ref}＝(U_{dc_i}-U_{dcrated_i}/2)+u_{ref_i}/2；

其中，i的取值为a、b、c，即分别表示a相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，b相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，c相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，U_{dcrated_i}为i相直流侧额定参考电压的三分之一，u_{ref_i}/2为i相的参考电压，U_{dc_i}为i相直流侧电压。

第二下子桥臂的参考电压可通过如下公式进行计算：

u_{i4_ref}＝(U_{dc_i}-U_{dcrated_i}/2)-u_{ref_i}/2；

其中，i的取值为a、b、c，即分别表示a相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，b相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，c相拓扑结构的第一上子桥臂的参考电压，U_{dcrated_i}为i相直流侧额定参考电压的三分之一，u_{ref_i}/2为i相的参考电压，U_{dc_i}为i相直流侧电压。

可选的，柔性直流输电装置在遇到故障时，即，直流侧发生故障时，能够通过调节上桥臂和下桥臂电压之和，并使得上桥臂和下桥臂的电压之和等于直流侧的电压来消除直流侧发生的故障，在调节上桥臂和下桥臂的电压之和时，即调第一电压和第二电压之和，可以通过调节第一上子桥臂、第二上子桥臂、第一下子桥臂和第二下子桥臂的输出电压，调节上述子桥臂的输出电压时，可以通过调节子桥臂中的半桥子模块和全桥子模块输出的电压为U_c，0，或-U_c的个数。

可选的，在计算半桥子模块和全桥子模块输出的电压为U_c，0，或-U_c的个数时，所述计算单元还用于计算第一子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n1，第一子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块个数n2，第二子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n3，第二子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块的个数n4，第一子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n5，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，第一子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n7，第二子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n8，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，第二子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n10。

可选的，n1通过如下公式计算得到：

其中，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压,i的取值为a、b或c；

所述n2通过如下公式计算得到：

其中，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第一子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

可选的，所述n3可通过如下公式计算得到：

其中，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，i的取值为a、b或c；

所述n4可通过如下公式计算得到：

其中，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第二子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

可选的，当u_{i2_ref}>0或u_{i4_ref}>0时，第一子下桥臂的输出电压为-U_c的个数n7＝0，第二子下桥臂的输出电压为-U_c的个数n10，

第一子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n5，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，可通过如下公式计算得到：

其中，u_{i2_ref}为第一下子桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第一下子桥臂包括的全桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

第二子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n8，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，可通过如下计算公式得到到：

其中，u_{i4_ref}为第二下子桥臂的参考电压，U_c为全桥子模块的输出电压，N为所述第一下子桥臂包括的全桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

可选的，当u_{i2_ref}<0或u_{i4_ref}<0时，第一子下桥臂的输出电压为U_c的个数n5＝0，第二子下桥臂的输出电压为U_c的个数n8＝0；

第一子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n7，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，可通过如下公式计算得到：

其中，u_{i2_ref}为第一下子桥臂的参考电压，U_c为全桥子模块的输出电压，N为所述第一下子桥臂包括的全桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

第二子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n10，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，可通过如下公式计算得到：

其中，u_{i4_ref}为第二下子桥臂的参考电压，U_c为全桥子模块的输出电压，N为所述第二下子桥臂包括的全桥子模块的个数，N为正整数，i的取值为a、b或c。

在本申请实施例中，可以在柔性直流输电装置出现故障时，能够通过调节上桥臂和下桥臂电压之和，并使得上桥臂和下桥臂的电压之和等于直流侧的电压来消除直流侧发生的故障，因此，相对于三相并联MMC，能够提升在输电装置出现故障时的故障处理能力，进而可以提升输电装置的稳定性。

可选的，柔性直流输电装置还包括信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构所产生的信号。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供了另一种柔性直流输电装置的结构示意图。如图5所示，HBSM1、HBSM2至HBSMn均为半桥子模块，FBSM1、FBSM2至FBSMn均为半桥子模块，其中，n为正整数，L₀为电感，U_{dc_a}为a相拓扑结构的直流侧电压，U_{dc_b}为b相拓扑结构的直流侧电压，U_{dc_c}为c相拓扑结构的直流侧电压，u_a、u_b、u_c分别为a相拓扑结构接入的交流电网的交流电压，b相拓扑结构接入的交流电网的交流电压，c相拓扑结构接入的交流电网的交流电压，i_a、i_b、i_c分别为a相拓扑结构接入的交流电网的交流电流，b相拓扑结构接入的交流电网的交流电流，c相拓扑结构接入的交流电网的交流电流，Arm为桥臂，U_dc为柔性直流输电装置的直流侧电压。

一种故障熄灭的具体示例可如下：

当直流侧短路故障发生，即U_dc＝0。SCAH-MMC的控制系统会保持每一相直流测电压相等，即U_{dc_i}(i＝a，b，c)相等。又U_{dc_a}+U_{dc_b}+U_{dc_c}＝U_dc则每一相直流侧电压U_{dc_i}＝0，i＝a，b，c。

根据上桥臂桥臂1参考电压u_{i1_ref}＝U_{dcrated_i}/2-u_{ref_i}/2或桥臂3u_{i3_ref}＝U_{dcrated_i}/2+u_{ref_i}/2参考电压如图6中(a)所示。下桥臂桥臂2参考电压u_{i2_ref}＝U_{dcrated_i}/2+u_{ref_i}/2或桥臂4参考电压u_{i4_ref}＝-U_{dcrated_i}/2-u_{ref_i}/2如图6中(b)所示。由基尔霍夫定律从而u_{i1_ref}+u_{i2_ref}＝0，u_{i3_ref}+u_{i4_ref}＝0，继而达到熄灭直流故障的故障电流的目的，图中，NU_c为N倍子模块电压，子模块可以为半桥子模块或全桥子模块，N为整数。

一种直流输电系统，所述直流输电系统包括直流电网和上述柔性直流输电装置。

本申请实施例中相对于现有的三相并联MMC方案还具有成本降低的优势，本方案中的子模块个数相对于三相并联MMC方案中的子模块的个数减少了三分之一，具体如下：

SCAH-MMC每个桥臂有N个子模块，一共由12N个子模块构成。假设每个子模块输出电压为Uc，直流测电压Udc＝3NUc。而三相并联MMC在承受与SCAH-MMC相同的直流侧电压Udc时，每个桥臂需要3N个子模块，一共6个桥臂，共需要18N个子模块，故SCAH-MMC相较三相并联MMC子模块数少三分之一，成本大大降低，从而一定程度上可提升经济效益。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者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者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在申请明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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，也可以采用软件程序模块的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器、随机存取器、磁盘或光盘等。

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，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种柔性直流输电装置，其特征在于，所述装置包括三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器和处理模块，所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器与所述处理模块相连接；

所述三相串联非对称混合子模块模块化多电平变换器包括a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构，所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构为相同的拓扑结构；

所述a相拓扑结构的第二端与所述b相拓扑结构的第一端相连接，所述b相拓扑结构的第二端与所述c相拓扑结构的第一端相连接；

所述a相拓扑结构包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括第一子上桥臂和第二子上桥臂，所述下桥臂包括第一子下桥臂和第二子下桥臂；

所述第一子上桥臂的第一端、所述第二子上桥臂的第一端与所述a相拓扑结构的第一端相连接，所述第一子上桥臂的第二端与所述第一子下桥臂的第一端、交流电网相连接，所述第二子上桥臂的第二端与所述第二子下桥臂的第一端、所述交流电网相连接，所述第一子下桥臂的第二端、所述第二子下桥臂的第二端与所述a相拓扑结构的第二端相连接；

所述处理模块包括计算单元和控制单元，所述计算单元用于在所述装置正常运行及发生故障时确定所述上桥臂输出的第一电压和所述下桥臂输出的第二电压，所述控制单元用于在所述装置正常运行及发生故障时控制所述上桥臂输出所述第一电压，以及控制所述下桥臂输出所述第二电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一子上桥臂包括N个半桥子模块，所述N个半桥子模块依次串联连接，所述半桥子模块包括：开关S1、开关S2、二极管D1、二极管D2和电容Csm，N为正整数；

所述开关S1的第一端与所述电容Csm的第一端、所述二极管D1的正极相连接，所述开关S1的第二端与所述开关S2的第一端、所述二极管D1的负极、所述二极管D2的正极相连接，所述开关S2的第二端与所述二极管D2的负极、Csm的第二端相连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述半桥子模块的输出电压为U_c或0，其中，U_c为正数。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一子下桥臂包括N个全桥子模块，所述N个全桥子模块依次串联连接，所述全桥子模块包括：开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容Cs，N为正整数；

所述开关S3的第一端与二极管D3的正极、所述电容Cs的第一端、所述二极管D5的正极、所述开关S5的第一端相连接，所述开关S3的第二端与所述二极管D3的负极、所述开关S4的第一端、所述二极管D4的正极相连接，所述开关S4的第二端与所述二极管D4的负极、所述二极管D6的负极、所述开关S6的第二端、所述电容Cs的第二端相连接，所述开关S6的第一端与所述二极管D5的第二端、所述开关S5的第二端、所述二极管D6的正极相连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述全桥子模块的输出电压为U_c、-U_c或0，其中，U_c为正数。

6.根据权利要求3或5所述的装置，其特征在于，所述计算单元还用于计算第一子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n1，第一子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块个数n2，第二子上桥臂中输出电压为U_c的半桥子模块的个数n3，第二子上桥臂中输出电压为0的半桥子模块的个数n4，第一子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n5，第一子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n6，第一子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n7，第二子下桥臂中输出电压为U_c的全桥子模块的个数n8，第二子下桥臂中输出电压为0的全桥子模块的个数n9，第二子下桥臂中输出电压为-U_c的全桥子模块的个数n10。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述n1通过如下公式计算得到：

其中，n1为所述第一子上桥臂的输出电压为U_c的个数，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压；

所述n2通过如下公式计算得到：

其中，n2为所述第一子上桥臂的输出电压为0的个数，u_{i1_ref}为所述第一子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第一子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述n3通过如下公式计算得到：

其中，n3为所述第二子上桥臂的输出电压为U_c的个数，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压；

所述n4通过如下公式计算得到：

其中，n4为所述第二子上桥臂的输出电压为0的个数，u_{i3_ref}为所述第二子上桥臂的参考电压，U_c为半桥子模块的输出电压，N为所述第二子上桥臂包括的半桥子模块的个数，N为正整数。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构所产生的信号。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述a相拓扑结构、b相拓扑结构和c相拓扑结构所产生的信号。

11.一种直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统包括直流电网和权利要求1至10任一项所述的柔性直流输电装置。