[发明专利]一种子模块、相单元、电压源型多电平换流器及控制方法

权利要求书

1.一种子模块，其特征在于：包括相互并联的第一支路和第二支路；

第一支路包含相互串联的一个储能元件和至少一个第一可关断器件，每个第一可关断器件均反并联有二极管，且至少有一个第一可关断器件正向串联在第一支路中；当第一可关断器件有至少两个，且至少一个第一可关断器件与其它第一可关断器件反向串联时，第一支路还包括至少一个充电电路，该充电电路与第一可关断器件并联，并使任意一个反向串联的第一可关断器件均在某一个充电电路的两端之间；且储能元件与第一可关断器件的连接关系只能有以下4种情况：储能元件的正极连接正向串联的第一可关断器件的正极，储能元件的正极连接反向串联的第一可关断器件的负极，储能元件的负极连接正向连接的第一可关断器件的负极，或储能元件的负极连接反向串联的第一可关断器件的正极；

第二支路包括至少一个充电电路和至少两个第二可关断器件，每个第二可关断器件均反并联有二极管，所有第二可关断器件相互串联，且至少一个第二可关断器件与其它第二可关断器件反向串联，而充电电路与第二可关断器件并联，并使任意一个反向串联的第二可关断器件均在某一个充电电路的两端之间。

2.如权利要求1所述的一种子模块，其特征在于：所述充电电路采用以下六种结构中的任意一种：仅采用常闭节点；仅采用充电电阻；常闭节点与充电电阻串联；二极管反向与常闭节点串联；二极管反向与充电电阻串联；二极管反向后再与常闭节点、充电电阻三者串联。

3.一种如权利要求1所述的子模块的控制方法，其特征在于控制子模块工作在以下三种状态：导通状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件导通，控制第二支路中的所有第二可关断器件关断；关断状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件关断，控制二支路中的所有第二可关断器件导通；闭锁状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件和第二支路中的所有第二可关断器件均关断。

4.如权利要求3所述的一种子模块的控制方法，其特征在于：所述充电电路中串联有常闭节点时，控制子模块工作在导通或关断状态前，首先拉开该常闭节点。

5.一种相单元，其特征在于：包括上桥臂和下桥臂，所述上、下桥臂均包括有相互串联的至少两个如权利要求1或2所述的子模块和至少一个电抗器，所述同一桥臂中的所有子模块同向连接，且上、下桥臂中的子模块连接方向相反，且上、下桥臂的一端分别作为该相单元的第一、二直流端点，用以接入直流网络中，而上、下桥臂的另一端相互短接作为该相单元的交流端点，用以接入交流网络中。

6.如权利要求5所述的一种相单元，其特征在于：所述上、下桥臂中包含的子模块和电抗器的数量相同或不同。

7.一种如权利要求5所述的相单元的控制方法，其特征在于控制相单元中的各子模块工作在以下三种状态：导通状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件导通，控制第二支路中的所有第二可关断器件关断；关断状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件关断，控制二支路中的所有第二可关断器件导通；闭锁状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件和第二支路中的所有第二可关断器件均关断。

8.如权利要求7所述的一种相单元的控制方法，其特征在于：所述相单元中的某个子模块充电电路中串联有常闭节点时，控制该子模块工作在导通或关断状态前，首先拉开该常闭节点。

9.一种电压源型多电平换流器，其特征在于：包含至少一个如权利要求5或6所述的相单元。

10.一种如权利要求9所述的电压源型多电平换流器的控制方法，其特征在于控制组成该换流器的相单元中的各子模块工作在以下三种状态：导通状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件导通，控制第二支路中的所有第二可关断器件关断；关断状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件关断，控制二支路中的所有第二可关断器件导通；闭锁状态，控制第一支路中的所有第一可关断器件和第二支路中的所有第二可关断器件均关断。