整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置；在整流逆變單元中：第1開關模塊的負極與第2開關模塊的正極連接，正極與第1儲能元件的正極連接；第2開關模塊的負極與第1儲能元件的負極連接；第3開關模塊的負極與第4開關模塊的正極連接，正極與第2儲能元件的正極連接；第4開關模塊的負極與第2儲能元件的負極連接；第1受控開關一端與第1儲能元件的負極連接，另一端與第2儲能元件的正極連接；第1單向導通元件與第1受控開關并聯，陽極與第1儲能元件的負極連接，陰極與第2儲能元件的正極連接；第2單向導通元件的陽極與第2儲能元件的負極連接，陰極與第1儲能元件的正極連接。
【專利說明】整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領域的信息處理，尤其涉及一種整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置。

【背景技術】
[0002]柔性直流輸電系統的核心是基于全控器件的電壓源變流器。多電平換流技術是實現高壓大容量電壓源變流器的優(yōu)選方案。相對于二電平換流器，多電平換流器可以使用低壓器件實現高電壓等級輸出，而并不需要開關器件的直接串聯。
[0003]然而現有半橋模塊(采用半橋電路形成換流器基本單元的功能模塊)存在無法有效處理直流故障的固有缺陷；當換流器直流側發(fā)生故障時，所述半橋模塊中的續(xù)流二極管容易構成故障點與交流網絡直連的能量饋送回路，從而導致無法單純依靠換流器動作完成直流側故障電流的清除，只能依靠交流設備切斷與交流系統的連接，但該方法存在響應速度較慢、重啟動配合動作時序復雜、系統恢復時間較長等問題，限制了現有半橋換流逆變模塊換流器的工程應用。
[0004]為提高MMC換流器的直流故障穿越能力，全橋模塊(采用全橋電路形成換流器基本單元的功能模塊)被應用于MMC換流器中，利用全橋模塊閉鎖后故障電流轉換為對直流電容的充電電流，能實現換流器的直流故障清除與穿越，但存在的不足妨礙了其工程化和推廣:全橋模塊主要由四只全控開關和直流支撐電容組成，相較現有的半橋模塊，使用的開關器件多一倍，模塊輸出直流電容電壓或旁路時均同時有兩個全控開關流過電流，損耗也大一倍。
[0005]故提出一種成本低且能快速清除直流故障的電路結構，是現有技術亟待解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明實施例期望提供一種整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置，以在保證快速清除直流故障的同時，維持多電平換流器的低成本。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的:
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種整流逆變單元，所述整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和第I受控開關；
[0009]兩個所述儲能元件分別是第I儲能元件和第2儲能元件；四個所述開關模塊分別是第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊；兩個所述單向導通元件為第I單向導通元件及第2單向導通元件；
[0010]所述第I開關模塊的負極與所述第2開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第一引出端；
[0011]所述第I開關模塊的正極與所述第I所述儲能元件的正極連接；
[0012]所述第2開關模塊的負極與所述第I所述儲能元件的負極連接；
[0013]所述第3開關模塊的負極與所述第4開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第二引出端；
[0014]所述第3開關模塊的正極與所述第2儲能元件的正極連接；
[0015]所述第4開關模塊的負極與所述第2儲能元件的負極連接；
[0016]所述第I受控開關一端與所述第I儲能元件的負極連接，另一端與所述第2儲能元件的正極連接；
[0017]所述第I單向導通元件與所述第I受控開關并聯，所述第I單向導通元件的陽極與所述第I儲能元件的負極連接，所述第I單向導通元件的陰極與所述第2儲能元件的正極連接；
[0018]所述第2單向導通元件的陽極與所述第2儲能元件的負極連接，所述第2單向導通元件的陰極與所述第I儲能元件的正極連接。
[0019]優(yōu)選地，
[0020]每一個所述開關模塊均包括一個可關斷半導體器件及與并聯的續(xù)流二極管；
[0021]其中，所述續(xù)流二極管的負極與所述可關斷導體器件的正極連接，正極與所述可關斷導體器件的負極連接；
[0022]所述可關斷半導體器件的正極作為所述開關模塊的正極，負極作為其所在開關模塊的負極。
[0023]本發(fā)明第二方面提供一種多電平換流器，所述多電平換流器包括上橋臂和下橋臂；
[0024]所述上橋臂和所述下橋臂上均連接有少一個第一整流逆變單元和一個第二整流逆變單元；所述第一整流逆變單元與所述第二整流逆變單元串聯；
[0025]所述第一整流逆變單元為如上所述的整流逆變單元；
[0026]所述上橋臂一端與所述多電平換流器的正極點連接，另一端與所述下橋臂連接；
[0027]所述下橋臂一端與所述多電平換流器的負極點連接，另一端與所述上橋臂連接；所述正極點和所述負極點用于與直流網絡相連；
[0028]所述上橋臂及所述下橋臂均還設置至少一個電抗器；
[0029]其中，所述上橋臂及所述下橋臂的連接點為用于與交流網絡連接的交流端點。
[0030]優(yōu)選地，
[0031]所述第二整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和一個第2受控開關；
[0032]兩個所述儲能元件分別是第3儲能元件和第4儲能元件；四個所述開關模塊分別是第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊；兩個所述單向導通元件為第3單向導通元件及第4單向導通元件；
[0033]所述第5開關模塊的負極與所述第6開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第二引出端；
[0034]所述第5開關模塊的正極與所述第3所述儲能元件的正極連接；
[0035]所述第6開關模塊的負極與所述第3所述儲能元件的負極連接；
[0036]所述第7開關模塊的負極與所述第8開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第一引出端；
[0037]所述第7開關模塊的正極與所述第4儲能元件的正極連接；
[0038]所述第8開關模塊的負極與所述第4儲能元件的負極連接；
[0039]所述第6受控開關一端與所述第3儲能元件的負極連接，另一端與所述第4儲能元件的正極連接；
[0040]所述第3單向導通元件與所述第2受控開關并聯，所述第3單向導通元件的陽極與所述第3儲能元件的負極連接，所述第3單向導通元件的陰極與所述第4儲能元件的正極連接；
[0041]所述第4單向導通元件的陽極與所述第4儲能元件的負極連接，所述第4單向導通元件的陰極與所述第3儲能元件的正極連接。
[0042]優(yōu)選地，
[0043]所述第二整流逆變單元包括第9開關模塊、第10開關模塊和第5儲能元件；
[0044]所述第9開關模塊的負極與所述第10開關模塊的正極連接，所述第9開關模塊的正極與所述儲能元件的正極連接；
[0045]所述第10開關模塊的負極與所述第5儲能元件的負極連接；
[0046]所述第10開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端；所述第9開關模塊的負極為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
[0047]優(yōu)選地，
[0048]所述第二整流逆變單元包括第11開關模塊、第12開關模塊和第6儲能元件；
[0049]所述第11開關模塊的負極與所述第12開關模塊的正極連接，所述第11開關模塊的正極與所述第6儲能元件的正極連接；
[0050]所述第12開關模塊的負極與所述第6儲能元件的負極連接；
[0051]所述第12開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端；所述第11開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
[0052]優(yōu)選地，
[0053]所述第二整流逆變單元包括第13開關模塊、第14開關模塊、第15開關模塊、第16開關模塊及第7儲能元件；
[0054]所述第13開關模塊的負極與所述第14開關模塊的正極連接，所述第13開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極連接；
[0055]所述第14開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接；
[0056]所述第15開關模塊的負極與第16所述開關模塊的正極連接，第15開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極連接；
[0057]所述第16開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接；
[0058]所述第13開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端，所述第15開關模塊的負極所述第二整流逆變單元的第二引出端。
[0059]優(yōu)選地，
[0060]所述第二整流逆變單元包括第17開關模塊、第18開關模塊、第19開關模塊、第5單向導通元件及第8儲能元件；
[0061]所述第17開關模塊的負極與所述第18開關模塊的正極連接，所述第17開關模塊的正極與所述第8儲能元件的正極連接；
[0062]所述第18開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接；
[0063]所述第5單向導通元件的陽極與第19所述開關模塊的正極連接，第5單向導通元件的陰極與所述第8儲能元件的正極相連；
[0064]所述第19開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接；
[0065]所述第17開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端，所述第5單向導通元件的陰極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
[0066]優(yōu)選地，
[0067]所述多電平換流器還包括與所述第一整流逆變單元或所述第二整流逆變單元并聯的保護零部件。
[0068]優(yōu)選地，
[0069]所述保護零部件包括第3受控開關。
[0070]優(yōu)選地，
[0071]所述保護零部件包括第6單向導通元件。
[0072]優(yōu)選地，
[0073]所述多電平換流器的工作模式對應有正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式；
[0074]在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)；
[0075]在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0076]在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0077]在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
[0078]本發(fā)明第三方面提供一種多電平換流器的控制方法，所述多電平換流器為如上所述的多電平換流器；
[0079]所述方法包括:
[0080]采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓；依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列；
[0081]利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
[0082]優(yōu)選地，
[0083]所述多電平換流器對應有第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式；
[0084]在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)；
[0085]在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0086]在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0087]所述利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，包括:
[0088]依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器處于所述第一工作模式、所述第二工作模式或第三工作模式。
[0089]優(yōu)選地，
[0090]所述多電平換流器還對應有直流故障清除模式，
[0091]所述利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，包括:
[0092]在檢測到直流故障時，依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
[0093]優(yōu)選地，
[0094]所述在檢測到直流故障時，依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)，包括:
[0095]在所述直流故障清除模式下，依據所述控制脈沖序列控制第一整流逆變單元的第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊及第二整流逆變單元的第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊處于閉鎖狀態(tài)；保持第一整流逆變單元的第I受控開關和第二整流逆變單元的第2受控開關在合閘狀態(tài)，使第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，第二整流逆變單元被旁路，當第一整流逆變單元的儲能單元電壓抬升到閾值后消除回路電壓差，清除直流故障電流。
[0096]本發(fā)明實施例第四方面提供一種多電平換流器的控制裝置，所述多電平換流器為如上所述的多電平換流器；
[0097]所述控制裝置包括:
[0098]采集單元，用于采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓；
[0099]生成單元，用于依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列；
[0100]控制單元，用于利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
[0101]本發(fā)明實施例整流逆變單元、多電平換流器及其控制方法和控制裝置，本實施例提供的所述整流逆變單元采用4個開關模塊、兩個儲能元件及一個受控開關元件形成的電路，相對于半橋模塊能夠迅速的通過儲能元件吸收故障電流后放電來實現直流故障的清除，響應速度快；相對于全橋模塊僅采用了 4個快關模塊確提供了可輸出電壓的儲能元件，整流逆變效率更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0102]圖1為本發(fā)明實施例所述的整流逆變單元的結構示意圖；
[0103]圖2為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器的結構示意圖；
[0104]圖3為本發(fā)明實施例所述的第一種第二整流逆變單元的結構示意圖；
[0105]圖4為本發(fā)明實施例所述的第二種第二整流逆變單元的結構示意圖；
[0106]圖5為本發(fā)明實施例所述的第三種第二整流逆變單元的結構示意圖；
[0107]圖6a為本發(fā)明實施例所述的第四種第二整流逆變單元的結構示意圖；
[0108]圖6b為本發(fā)明實施例所述的第五種第二整流逆變單元的結構示意圖；
[0109]圖7為本發(fā)明實施例所述的第一種零保護部件的結構示意圖；
[0110]圖8為本發(fā)明實施例所述的第二種零保護部件的結構示意圖；
[0111]圖9為本發(fā)明實施例所述的第三種零保護部件的結構示意圖；
[0112]圖1Oa為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第一種工作狀態(tài)的示意圖；
[0113]圖1Ob為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第二種工作狀態(tài)的示意圖；
[0114]圖1la為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第三種工作狀態(tài)的示意圖；
[0115]圖1lb為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第四種工作狀態(tài)的示意圖；
[0116]圖12a為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第五種工作狀態(tài)的示意圖；
[0117]圖12b為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第六種工作狀態(tài)的示意圖；
[0118]圖13為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器第七種工作狀態(tài)的示意圖；
[0119]圖14為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器的控制方法的流程示意圖；
[0120]圖15為本發(fā)明實施例所述的多電平換流器的控制裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0121]以下結合說明書附圖及具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細闡述。
[0122]實施例一:
[0123]如圖1所示,本實施例提供一種整流逆變單元Ml,所述整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和第I受控開關；
[0124]所述整流逆變單元Ml為構成多電平換流器的基本單元之一；
[0125]兩個所述儲能元件分別是第I儲能元件和第2儲能元件；四個所述開關模塊分別是第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊；兩個所述單向導通元件為第I單向導通元件及第2單向導通元件；
[0126]在圖1中，所述第I儲能元件和第2儲能元件分別為儲能電容Cl和C2 ；
[0127]所述第I開關模塊包括開關管Tl和續(xù)流二極管Dl ;所述第2開關模塊包括開關管T2和續(xù)流二極管D2 ;所述第3開關模塊包括開關管T3和續(xù)流二極管D3 ;所述第4開關模塊包括開關管T4和續(xù)流二極管D4 ;所述第I單向導通管為二極管D5 ;所述第2單向導通管為二極管D6 ;所述第I受控開關為雙向開關K5 ;所述雙向開關為通過電路物理連接斷開和閉合形成開關狀態(tài)的元件；在具體的實現過程中還可以是如開關管、晶閘管或三極管等在不斷開電路物理連接的情況下，以控制電流或電壓來控制開關的元件。此外，所述受控開關還可以是電磁開關，通過電磁作用導通或斷開的開關；具體結構還有很多中，在此就不再一一詳細介紹了。在具體的實現過程中，各開關模塊中的開關管可以為晶體管或三極管等開關管，所述續(xù)流二極管均也晶體管或三極管等開關管電子元件代替，以形成與對應開關管逆向的電流旁路。
[0128]所述第I開關模塊的負極與所述第2開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第一引出端Xl ；
[0129]所述第I開關模塊的正極與所述第I所述儲能元件的正極連接；
[0130]所述第2開關模塊的負極與所述第I所述儲能元件的負極連接；
[0131]所述第3開關模塊的負極與所述第4開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第二引出端x2 ；
[0132]所述第3開關模塊的正極與所述第2儲能元件的正極連接；
[0133]所述第4開關模塊的負極與所述第2儲能元件的負極連接；
[0134]所述第I受控開關一端與所述第I儲能元件的負極連接，另一端與所述第2儲能元件的正極連接；
[0135]所述第I單向導通元件與所述第I受控開關并聯，所述第I單向導通元件的陽極與所述第I儲能元件的負極連接，所述第I單向導通元件的陰極與所述第2儲能元件的正極連接；
[0136]所述第2單向導通元件的陽極與所述第2儲能元件的負極連接，所述第2單向導通元件的陰極與所述第I儲能元件的正極連接。
[0137]電流由所述第二引出端流入從所述第一引出端流出時為正向電流；電流由所述第一引出端流入從所述第二引出端流出時為負向電流；實踐證明采用本實施例中的整流逆變電路由于采用開關模塊與單向導通元件交叉連接的方式，在與現有的半橋模塊或全橋模塊串聯到多電平換流器中時，若多電平換流器出現直流故障，能盡可能的有至少一個儲能元件會處于充電狀態(tài)以吸收故障電流的電能，從而儲能元件的電壓能夠迅速提升，當儲能元件的電壓達到形成故障電流的電壓之后，消除回路電壓差，從而快速清除故障電流；具有響應速度快的優(yōu)點；顯然解決了半橋模塊的直流故障清除響應速度慢的問題；于此同時，在本實施例所述的Ml中僅設置有4個開關模塊卻對應有2個儲能元件，能夠提供兩個輸出電壓；硬件成本大致等于半橋模塊且低于全橋模塊。
[0138]如圖1所示，每一個所述開關模塊均包括一個可關斷半導體器件及與并聯的續(xù)流二極管；其中，所述續(xù)流二極管的負極與所述可關斷導體器件的正極連接，正極與所述可關斷導體器件的負極連接；所述可關斷半導體器件的正極作為所述開關模塊的正極，負極作為其所在開關模塊的負極。
[0139]所述續(xù)流二極管的負極與對應開關管的正極相連，續(xù)流二極管的正極與對應開關管的負極相連，并以開關管的正極作為其所在開關模塊的正極，以開關管的負極作為其所在開關模塊的負極；所述開關管可采用所有具有可關斷功能的功率半導體器件(即可關斷半導體器件)，當開關管采用絕緣柵雙極型晶體IGBT時，以其集電極作為所述開關管的正極，以其發(fā)射極作為所述開關管的負極；所述開關管采用集成門極換流晶閘管IGCT或門極可關斷晶閘管GTO時，以其陽極作為所述開關管的正極，以其陰極作為所述開關管的負極；所述開關管采用金氧半場效晶體管MOSFET時，以其漏極作為所述開關管的正極，以其源極作為所述開關管的負極。
[0140]在本實施例中采用續(xù)流二極管來形成與可關斷半導體器件的逆向旁路，相對于采用晶體管或三極管等器件，具有硬件成本低的優(yōu)點。
[0141]實施例二:
[0142]如圖2所示，本實施例提供一種多電平換流器，所述多電平換流器包括上橋臂和下橋臂；在圖2中包括了三相橋臂；其中，同一橋臂中的上橋臂和下橋臂以交流端點進行劃分；且所述上橋臂及所述下橋臂的連接點為用于與交流網絡連接的交流端點U、L2及L3。
[0143]所述上橋臂和所述下橋臂上均連接有少一個第一整流逆變單元Ml和一個第二整流逆變單元M2 ;所述第一整流逆變單元與所述第二整流逆變單元串聯；
[0144]所述第一整流逆變單元為實施例一中所述的整流逆變單元；具體如圖1中所示的整流逆變單元。所述第二整流逆變單元同樣是構成所述多電平換流器的基本結構之一，可以是現有技術中任意一種用于多電平換流器的基本單元，具體如半橋模塊或全橋模塊等。
[0145]所述上橋臂一端與所述多電平換流器的正極點連接，另一端與所述下橋臂連接；所述下橋臂一端與所述多電平換流器的負極點連接，另一端與所述上橋臂連接；在圖2中，所述上橋臂中的第I個所述第一整流逆變單元的第二引出端為所述多電平換流器的正極點P ;所述下橋臂中的最后一個第二整流逆變單元為所述多電平換流器的負極點N ;所述正極點和所述負極點用于與直流網絡相連；顯然與正極點相連的為上橋臂，與負極點相連的為下橋臂。在圖2中，所述上橋臂和下橋臂均包括3個第一整流逆變單元和3個第二整流逆變單元；在具體的實現過過程中所述上橋臂和下橋臂中的第一整流逆變單元的個數可以與所述第二整流逆變單元的個數相等，也可以不等；僅需保證至少有一個第一整流逆變單元和一個第二整流逆變單元即可。
[0146]所述上橋臂及所述下橋臂均還設置至少一個電抗器Z ;所述電抗器Z用于整流過程中能量的存儲和釋放，以實現換流。
[0147]所述電抗器Z在上橋臂及下橋臂的分布位置隨機，可以像圖2中所示的上橋臂及下橋臂的電抗器分布在交流端點附近。
[0148]本實施例中所述的多電平換流器采用實施例一中硬件成本低且直流故障清除能力強且迅速的整流逆變單元作，從而同樣的具有硬件成本低且直流故障清除能力強且迅速的優(yōu)點。
[0149]以下提供幾種第二整流逆變單元的結構:
[0150]第一種:如圖3所示，所述第二整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和一個第2受控開關；兩個所述儲能元件分別是第3儲能元件Cl和第4儲能元件C2 ;四個所述開關模塊分別是第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊；兩個所述單向導通元件為第3單向導通元件及第4單向導通元件；所述第5開關模塊包括開關管Tl和續(xù)流二極管Dl ;所述第6開關模塊包括開關管T2和續(xù)流二極管D2 ；所述第7開關模塊包括開關管T3和續(xù)流二極管D3 ;所述第8開關模塊包括開關管T4和續(xù)流二極管D4 ;所述第3單向導通管為二極管D5 ;所述第4單向導通管為二極管D6 ;所述第2受:控開關為雙向開關K5。
[0151]所述第5開關模塊的負極與所述第6開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第二引出端x2 ；
[0152]所述第5開關模塊的正極與所述第3所述儲能元件的正極連接；
[0153]所述第6開關模塊的負極與所述第3所述儲能元件的負極連接；
[0154]所述第7開關模塊的負極與所述第8開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第一引出端Xl ；
[0155]所述第7開關模塊的正極與所述第4儲能元件的正極連接；
[0156]所述第8開關模塊的負極與所述第4儲能元件的負極連接；
[0157]所述第6受控開關一端與所述第3儲能元件的負極連接，另一端與所述第4儲能元件的正極連接；
[0158]所述第3單向導通元件與所述第2受控開關并聯，所述第3單向導通元件的陽極與所述第3儲能元件的負極連接，所述第3單向導通元件的陰極與所述第4儲能元件的正極連接；
[0159]所述第4單向導通元件的陽極與所述第4儲能元件的負極連接，所述第4單向導通元件的陰極與所述第3儲能元件的正極連接。
[0160]圖2中所述的開關模塊、受控開關以及儲能元件均與圖1中第一整流逆變單元的結構相同，不同在于第二整流逆變單元的第一引出端Xl連接在第7開關模塊的負極，第二引出端x2連接在第5開關模塊的負極。
[0161]在本實施例中每一個開關模塊、儲能元件、單向導通元件以及受控開關的序號盡是為區(qū)分表示有多個對應的電子元件，這些電子元件與實施例一中的相應的電子元件實現相同的功能，具體結構可以相同也可以不同。
[0162]第二種:如圖4所示，所述第二整流逆變單元包括第9開關模塊、第10開關模塊和第5儲能元件Cl ;所述第9開關模塊包括開關管Tl和續(xù)流二極管Dl ;所述第10開關模塊包括開關管T2和續(xù)流二極管D2 ;本實施例所述的開關模塊的具體結構可采用實施例一中所述的結構。
[0163]所述第9開關模塊的負極與所述第10開關模塊的正極連接，所述第9開關模塊的正極與所述儲能元件的正極連接；
[0164]所述第10開關模塊的負極與所述第5儲能元件的負極連接；
[0165]所述第10開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端Xl ;所述第9開關模塊的負極為所述第二整流逆變單元的第二引出端x2。
[0166]第三種:如圖5所示，所述第二整流逆變單元包括第11開關模塊、第12開關模塊和第6儲能元件Cl ;所述第11開關模塊包括開關管Tl和反向并聯的續(xù)流二極管Dl ;所述第12開關模塊包括開關管T2和反向并聯的續(xù)流二極管D2。所述第11開關模塊的負極與所述第12開關模塊的正極連接，所述第11開關模塊的正極與所述第6儲能元件的正極連接；所述第12開關模塊的負極與所述第6儲能元件的負極連接；所述第12開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端Xl ;所述第11開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端x2。
[0167]第四種:如圖6a所示，所述第二整流逆變單元包括第13開關模塊、第14開關模塊、第15開關模塊、第16開關模塊及第7儲能元件；所述第13開關模塊包括開關管Tl和反向并聯的續(xù)流二極管Dl ;所述第14開關模塊包括開關管T2和反向并聯的續(xù)流二極管D2 ；所述第15開關模塊包括開關管T3和反向并聯的續(xù)流二極管D3 ;所述第16開關模塊包括開關管T4和反向并聯的續(xù)流二極管D4。
[0168]所述第13開關模塊的負極與所述第14開關模塊的正極連接，所述第13開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極連接；
[0169]所述第14開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接；
[0170]所述第15開關模塊的負極與第16所述開關模塊的正極，第15開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極相連；
[0171]所述第16開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接；
[0172]所述第13開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端xl，所述第15開關模塊的負極所述第二整流逆變單元的第二引出端x2。
[0173]第五種:如圖6b所示，所述第二整流逆變單元包括第17開關模塊、第18開關模塊、第19開關模塊、第5單向導通元件及第8儲能元件；所述第17開關模塊包括開關管Tl和反向并聯的續(xù)流二極管Dl ;所述第18開關模塊包括開關管T2和反向并聯的續(xù)流二極管D2 ;所述第19開關模塊包括開關管T4和反向并聯的續(xù)流二極管D4 ;所述第5單向導通元件為二極管D4。
[0174]所述第17開關模塊的負極與所述第18開關模塊的正極連接，所述第17開關模塊的正極與所述第8儲能元件的正極連接；
[0175]所述第18開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接；
[0176]所述第5單向導通元件的陽極與第19所述開關模塊的正極連接，第5單向導通元件的陰極與所述第8儲能元件的正極相連；
[0177]所述第19開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接；
[0178]所述第17開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端，所述第5單向導通元件的陰極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
[0179]在具體的實現過程中，還可能存在其他的M2的電路結構，在此就不再--詳細接收了。
[0180]本實施例所述的多電平換流器還包括與所述第一整流逆變單元或所述第二整流逆變單元并聯的保護零部件。所述保護零部件并聯在第一引出端和第二引出端之間，具體的連接在所述第一整流逆變單元的xl和x2之間，如圖1、圖3至圖6中所示的xla和x2a之間。
[0181]所述保護零部件在出現故障時，通過提供電流旁路以供電路通過，以免過大電流燒毀受保護的期間，具體如保護二極管免受反向電流的擊穿等。
[0182]以下提供幾種保護零部件:
[0183]第一種:如圖7所示，所述保護零部件Pl包括第3受控開關K6。所述第3受控開關的具體結構可與第I受控開關相同。
[0184]第二種:如圖8所示，所述保護零部件Pl包括第5單向導通元件K7 ;所述K7可為晶閘管，其中，所述晶閘管K7的陽極與端子xl相連，晶閘管K7的陰極與端子x2相連。
[0185]第三種:如圖9所示，所述保護零部件Pl包括第5單向導通元件D7。在圖9中所示的單向導通元件D7為二極管；其中，所述二極管D7的陽極與端子xl相連，二極管D7的陰極與端子x2相連。
[0186]進一步地，所述多電平換流器的工作模式包括正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、和第三工作模式；
[0187]在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元Ml的儲能單元(如，C1、C2)處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元M2的儲能單元處于放電狀態(tài)；
[0188]在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元Ml的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元M2處于充電狀態(tài)；
[0189]在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元Ml的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元M2處于充電狀態(tài)。
[0190]在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆變單元Ml的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元M2處于旁路狀態(tài)。
[0191]具體可以通過控制各個開關管的導通和關閉，使所述多電平換流器工作在所述第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式以及直流故障清除模式。
[0192]對應上述四種工作模式，所述多電平換流器共有7種工作狀態(tài):
[0193]第一種:正向電流電壓輸出狀態(tài)；
[0194]在Ml中，第I受控開關K5閉合、第I和第4開關模塊開通、第2和第3開關模塊關斷、其儲能單元(Cl和C2)放電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0195]在M2中，第2受控關K5閉合、第5和8開關模塊開通、第6和第7開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0196]如圖1Oa所示，開關K5加合閘信號，開關管T1、T4加開通信號，開關管Τ2和Τ3加關斷信號，在如圖1Oa箭頭表示的正向電流作用下，Ml中Cl和C2通過Tl、Τ4、Κ5放電，M2中Cl和C2通過D1、D4、K5充電。
[0197]第二種:負向電流電壓輸出狀態(tài):
[0198]在Ml中，第I受控開關K5閉合、第I和第4開關模塊開通、第2和第3開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0199]在Ml中，第2受控開關K5閉合、第5和第8開關模塊開通、第6和第7開關模塊關斷且其儲能單元(Cl和C2)放電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0200]如圖1Ob所示，受控開關K5加合閘信號，開關管Tl、T4加開通信號，開關管T2和T3加關斷信號，在如圖1Ob中箭頭表示的負向電流作用下，模塊單元Ml中Cl和C2通過Dl、D4、K5充電，模塊單元M2中Cl和C2通過Tl、T4、K5放電。
[0201 ] 第三種:正向電流旁路狀態(tài)；
[0202]在Ml中，第I受控開關K5閉合、第2和第3開關模塊開通、第I和第4開關模塊關斷，儲能單元(Cl和C2)被旁路，輸出零電壓。
[0203]在M2中，第2受控開關K5閉合、第6和第7開關模塊開通、第5和第8開關模塊關斷，儲能單元(Cl和C2)被旁路，輸出零電壓。
[0204]如圖1la所示，開關K5加合閘信號，開關管T2、T3加開通信號，開關管Tl和Τ4加關斷信號，在如圖11箭頭表示的正向電流作用下，Ml中通過D2、D3、K5進行旁路，M2中通過T2、T3、K5進行旁路。
[0205]第四種:負向電流旁路狀態(tài)；
[0206]在Ml中，第I受控開關Κ5閉合、第2和第3開關模塊開通、第I和第4開關模塊關斷，儲能單元(Cl和C2)被旁路，輸出零電壓；
[0207]在M2中，第2受控開關Κ5閉合、第6和第7開關模塊開通、第5和第8開關模塊關斷，儲能單元(Cl和C2)被旁路，輸出零電壓。
[0208]如圖1lb所示，開關K5加合閘信號、開關管T2、T3加開通信號、開關管Tl和Τ4加關斷信號；在如圖11箭頭表示的負向電流作用下，Ml通過Τ2、Τ3、Κ5進行旁路，M2通過D2、D3、K5進行旁路。
[0209]第五種:正向電流閉鎖狀態(tài)；
[0210]在Ml中，第I受控控制開關K5關斷、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0211]在M2中，第2受控控制開關K5關斷、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0212]如圖12a所示，受控開關K5加分閘信號，開關管T1、T2、T3和Τ4加關斷信號，在正向電流(圖12中虛線箭頭表示的電流)作用下，Ml通過D2、D3、D6對Cl和C2充電，M2通過D1、D4、D5對Cl和C2充電。
[0213]第六種:負向電流閉鎖狀態(tài)；
[0214]在Ml中，第I受控開關K5關斷、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0215]在M2中，的第2受控開關K5關斷、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0216]如圖12b所示，受控開關K5加分閘信號，開關管Tl、T2、T3和T4加關斷信號，在負向電流(如圖12b中虛線箭頭表示的電流)作用下，Ml通過D1、D4、D5對Cl和C2充電，M2通過D2、D3、D6對Cl和C2充電。
[0217]第七種:直流故障清除狀態(tài)；
[0218]在Ml中，第I受控開關K5閉合、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)充電，輸出儲能單元(Cl和C2)的串聯電壓。
[0219]在M2中，的第2受控開關K5閉合、4個開關模塊關斷，其儲能單元(Cl和C2)被旁路，輸出零電壓。
[0220]如圖13所示，開關K5加合閘信號，開關管Tl、T2、T3和T4加關斷信號，在負向電流(如圖13中虛線箭頭表示的電流)作用下，Ml通過D1、D4、K5對Cl和C2充電，M2通過D2、D3、K5 旁路。
[0221]實施例三:
[0222]如圖14所示，本實施例提供一種多電平換流器的控制方法，所述多電平換流器為實施例二所述的多電平換流器；
[0223]所述方法包括:
[0224]步驟SllO:采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓；
[0225]步驟S120:依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列；
[0226]步驟S130:利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
[0227]在所述步驟SllO中具體如分別檢測所述圖1所示的Ml和M2中的Cl和C2的電壓；在步驟S120可具體依據所檢測到的電壓以及電流方向，具體如正方向電流或負方向電流的方向，確定控制所述Ml和M2工作的脈沖序列；所述脈沖序列包括控制各個開關模塊中開關模塊開關的脈沖序列，還可包括控制所述第一受控開關和第二受控開關的閉合和斷開的脈沖序列。
[0228]步驟S130中所述第一預設電壓范圍和第二預設電壓范圍均可使預先設定的，可以是根據多電平換流器的正常工作狀態(tài)和/或統計數據設定的；在具體實現時，所述第一預設電壓范圍可以等于所述第二預設電壓范圍。
[0229]在具體的實現過程中，確定所述第一整流逆變單元的儲能元件的電壓是否處于第一預設電壓范圍內，可以通過與電壓閾值進行比較，根據比較的插值來確定；同樣的方法也適用于確定所述第二整流逆變單元的儲能元件的電壓是否處于第二預設電壓范圍內。
[0230]綜合上述，本實施例所述的控制方法是應用于實施例二中所述的多電平換流器中的方法，具有控制簡便、直流故障排除能力強及故障清楚響應速度快的優(yōu)點。
[0231]優(yōu)選地，所述多電平換流器的正常工作模式對應有第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式；在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)；在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；所述步驟S130包括:依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器處于所述第一工作模式或所述第二工作模式；通過控制脈沖序列可以簡便的控制多電平換流器工作第一工作模式或第二工作模式下。
[0232]進一步地，所述多電平換流器還對應有直流故障清除模式，
[0233]所述步驟S120包括:
[0234]在檢測到直流故障時，依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
[0235]在所述直流故障清除模式下，依據所述控制脈沖序列控制第一整流逆變單元的第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊及第二整流逆變單元的第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊處于閉鎖狀態(tài)；保持第一整流逆變單元的第I受控開關和第二整流逆變單元的第2受控開關在合閘狀態(tài)，使第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，第二整流逆變單元被旁路，當第一整流逆變單元的儲能單元電壓抬升到閾值后消除回路電壓差，清除直流故障電流。
[0236]所述第二整流逆變單元被旁路表示，第二整流逆變單元沒有電流通過；這樣能夠通過所述第一整流逆變單元中儲能元件對故障電流的電能的存儲，迅速抬升電壓值，通過抬升后的電壓值對外放電達到故障直流電的清楚。
[0237]實施例四:
[0238]如圖15所示，本實施例一種多電平換流器的控制裝置，多電平換流器為實施例二中任意技術方案所述的多電平換流器；
[0239]所述控制裝置包括:
[0240]采集單元110，用于采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓；
[0241]生成單元120，用于依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列；
[0242]控制單元130，用于利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
[0243]所述采集單元110的具體結構可包括電信號采集元件，具體如采樣電阻，通過采樣電阻與經過采樣電阻的電路的乘積獲得所述的電壓，還可以是采樣電表等結構。
[0244]所述生成單元120的具體結構可包括形成所述控制脈沖序列的振蕩器等脈沖電信號形成電路；形成所述控制脈沖序列的結構有多種，在此就不再一一闡述了。所述控制單元130的具體結構可包括處理器或控制信號形成結構，具體如PWM控制信號控制器，所述控制單元與Ml和M2中的各開關模塊以、第I受控開關和第2受控開關均相連，可通過向Ml和M2輸送控制信號來控制所述多電平換流器。
[0245]優(yōu)選地，所述多電平換流器對應有第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式以及直流故障清除模式；
[0246]在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)；
[0247]在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0248]在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)；
[0249]在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)；
[0250]所述控制單元130，具體用于依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器處于所述第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式或直流故障清除模式。
[0251]所述控制單元130，在控制所述多電平換流器清楚直流故障時，用于依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
[0252]在所述直流故障清除模式下，依據所述控制脈沖序列控制第一整流逆變單元的第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊及第二整流逆變單元的第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊處于閉鎖狀態(tài)；保持第一整流逆變單元的第I受控開關和第二整流逆變單元的第2受控開關在合閘狀態(tài)，使第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，第二整流逆變單元被旁路，當第一整流逆變單元的儲能單元電壓抬升到閾值后消除回路電壓差，清除直流故障電流。
[0253]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的設備和方法，可以通過其它的方式實現。以上所描述的設備實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，如:多個單元或組件可以結合，或可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的各組成部分相互之間的耦合、或直接耦合、或通信連接可以是通過一些接口，設備或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性的、機械的或其它形式的。
[0254]上述作為分離部件說明的單元可以是、或也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是、或也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，也可以分布到多個網絡單元上；可以根據實際的需要選擇其中的部分或全部單元來實現本實施例方案的目的。
[0255]另外，在本發(fā)明各實施例中的各功能單元可以全部集成在一個處理模塊中，也可以是各單元分別單獨作為一個單元，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中；上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現。
[0256]本領域普通技術人員可以理解:實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:移動存儲設備、只讀存儲器(ROM, Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM, Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0257]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種整流逆變單元，其特征在于，所述整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和第1受控開關； 兩個所述儲能元件分別是第1儲能元件和第2儲能元件；四個所述開關模塊分別是第1開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊；兩個所述單向導通元件為第1單向導通元件及第2單向導通元件； 所述第1開關模塊的負極與所述第2開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第一引出端； 所述第1開關模塊的正極與所述第1所述儲能元件的正極連接； 所述第2開關模塊的負極與所述第1所述儲能元件的負極連接； 所述第3開關模塊的負極與所述第4開關模塊的正極連接，且作為所述整流逆變單元的第二引出端； 所述第3開關模塊的正極與所述第2儲能元件的正極連接； 所述第4開關模塊的負極與所述第2儲能元件的負極連接； 所述第1受控開關一端與所述第1儲能元件的負極連接，另一端與所述第2儲能元件的正極連接； 所述第1單向導通元件與所述第1受控開關并聯，所述第1單向導通元件的陽極與所述第1儲能元件的負極連接，所述第1單向導通元件的陰極與所述第2儲能元件的正極連接； 所述第2單向導通元件的陽極與所述第2儲能元件的負極連接，所述第2單向導通元件的陰極與所述第1儲能元件的正極連接。
2.根據權利要求1所述的整流逆變單元，其特征在于， 每一個所述開關模塊均包括一個可關斷半導體器件及與并聯的續(xù)流二極管； 其中，所述續(xù)流二極管的負極與所述可關斷導體器件的正極連接，正極與所述可關斷導體器件的負極連接； 所述可關斷半導體器件的正極作為所述開關模塊的正極，負極作為其所在開關模塊的負極。
3.一種多電平換流器，其特征在于， 所述多電平換流器包括上橋臂和下橋臂； 所述上橋臂和所述下橋臂上均連接有少一個第一整流逆變單元和一個第二整流逆變單元；所述第一整流逆變單元與所述第二整流逆變單元串聯； 所述第一整流逆變單元為權利要求1或2所述的整流逆變單元； 所述上橋臂一端與所述多電平換流器的正極點連接，另一端與所述下橋臂連接； 所述下橋臂一端與所述多電平換流器的負極點連接，另一端與所述上橋臂連接；所述正極點和所述負極點用于與直流網絡相連； 所述上橋臂及所述下橋臂均還設置至少一個電抗器； 其中，所述上橋臂及所述下橋臂的連接點為用于與交流網絡連接的交流端點。
4.根據權利要求3所述的多電平換流器，其特征在于， 所述第二整流逆變單元包括兩個儲能元件、四個開關模塊、兩個單向導通元件和一個第2受控開關； 兩個所述儲能元件分別是第3儲能元件和第4儲能元件；四個所述開關模塊分別是第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊；兩個所述單向導通元件為第3單向導通元件及第4單向導通元件； 所述第5開關模塊的負極與所述第6開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第二引出端； 所述第5開關模塊的正極與所述第3所述儲能元件的正極連接； 所述第6開關模塊的負極與所述第3所述儲能元件的負極連接； 所述第7開關模塊的負極與所述第8開關模塊的正極連接，且作為所述第二整流逆變單元的第一引出端； 所述第7開關模塊的正極與所述第4儲能元件的正極連接； 所述第8開關模塊的負極與所述第4儲能元件的負極連接； 所述第6受控開關一端與所述第3儲能元件的負極連接，另一端與所述第4儲能元件的正極連接； 所述第3單向導通元件與所述第2受控開關并聯，所述第3單向導通元件的陽極與所述第3儲能元件的負極連接，所述第3單向導通元件的陰極與所述第4儲能元件的正極連接; 所述第4單向導通元件的陽極與所述第4儲能元件的負極連接，所述第4單向導通元件的陰極與所述第3儲能元件的正極連接。
5.根據權利要求3所述的多電平換流器，其特征在于， 所述第二整流逆變單元包括第9開關模塊、第10開關模塊和第5儲能元件； 所述第9開關模塊的負極與所述第10開關模塊的正極連接，所述第9開關模塊的正極與所述儲能元件的正極連接； 所述第10開關模塊的負極與所述第5儲能元件的負極連接； 所述第10開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端；所述第9開關模塊的負極為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
6.根據權利要求3所述的多電平換流器，其特征在于， 所述第二整流逆變單元包括第11開關模塊、第12開關模塊和第6儲能元件； 所述第11開關模塊的負極與所述第12開關模塊的正極連接，所述第11開關模塊的正極與所述第6儲能元件的正極連接； 所述第12開關模塊的負極與所述第6儲能元件的負極連接； 所述第12開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端；所述第11開關模塊的正極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
7.根據權利要求3所述的多電平換流器，其特征在于， 所述第二整流逆變單元包括第13開關模塊、第14開關模塊、第15開關模塊、第16開關模塊及第7儲能元件； 所述第13開關模塊的負極與所述第14開關模塊的正極連接，所述第13開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極連接； 所述第14開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接； 所述第15開關模塊的負極與第16所述開關模塊的正極連接，第15開關模塊的正極與所述第7儲能元件的正極連接； 所述第16開關模塊的負極與所述第7儲能元件的負極連接； 所述第13開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端，所述第15開關模塊的負極所述第二整流逆變單元的第二引出端。
8.根據權利要求3所述的多電平換流器，其特征在于， 所述第二整流逆變單元包括第17開關模塊、第18開關模塊、第19開關模塊、第5單向導通元件及第8儲能元件； 所述第17開關模塊的負極與所述第18開關模塊的正極連接，所述第17開關模塊的正極與所述第8儲能元件的正極連接； 所述第18開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接； 所述第5單向導通元件的陽極與第19所述開關模塊的正極連接，第5單向導通元件的陰極與所述第8儲能元件的正極相連； 所述第19開關模塊的負極與所述第8儲能元件的負極連接； 所述第17開關模塊的負極作為所述第二整流逆變單元的第一引出端，所述第5單向導通元件的陰極作為所述第二整流逆變單元的第二引出端。
9.根據權利要求2至8任一項所述的多電平換流器，其特征在于， 所述多電平換流器還包括與所述第一整流逆變單元或所述第二整流逆變單元并聯的保護零部件。
10.根據權利要求9所述的多電平換流器，其特征在于， 所述保護零部件包括第3受控開關。
11.根據權利要求8所述的多電平換流器，其特征在于， 所述保護零部件包括第6單向導通元件。
12.根據權利要求2至8任一向所述的多電平換流器，其特征在于， 所述多電平換流器的工作模式對應有正常工作模式和直流故障清除模式；其中所述正常模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式； 在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)； 在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)； 在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)； 在所述直流故障清除模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
13.一種多電平換流器的控制方法，其特征在于， 所述多電平換流器為權利要求3至12任一項所述的多電平換流器； 所述方法包括: 采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓；依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列； 利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
14.根據權利要求13所述的控制方法，其特征在于， 所述多電平換流器對應有第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式； 在所述第一工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)； 在所述第二工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)； 在所述第三工作模式下，所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充放電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)； 所述利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，包括: 依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器處于所述第一工作模式、所述第二工作模式或第三工作模式。
15.根據權利要求13或14所述的方法，其特征在于， 所述多電平換流器還對應有直流故障清除模式， 所述利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，包括: 在檢測到直流故障時，依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于， 所述在檢測到直流故障時，依據所述控制脈沖序列控制所述多電平換流器切換到所述直流故障清除模式下，使所述第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，所述第二整流逆變單元的儲能單元處于旁路狀態(tài)，包括: 在所述直流故障清除模式下，依據所述控制脈沖序列控制第一整流逆變單元的第I開關模塊、第2開關模塊、第3開關模塊及第4開關模塊及第二整流逆變單元的第5開關模塊、第6開關模塊、第7開關模塊及第8開關模塊處于閉鎖狀態(tài)；保持第一整流逆變單元的第I受控開關和第二整流逆變單元的第2受控開關在合閘狀態(tài)，使第一整流逆變單元的儲能單元處于充電狀態(tài)，第二整流逆變單元被旁路，當第一整流逆變單元的儲能單元電壓抬升到閾值后消除回路電壓差，清除直流故障電流。
17.一種多電平換流器的控制裝置，其特征在于，所述多電平換流器為權利要求3至12任一項所述的多電平換流器； 所述控制裝置包括: 采集單元，用于采集多電平換流器的第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓并分別存儲第一整流逆變單元及第二整流逆變單元的儲能元件的電壓； 生成單元，用于依據所述電壓確定第一整流逆變單元和第二整流逆變單元的控制脈沖序列； 控制單元，用于利用所述控制脈沖序列控制所述第一整流逆變單元和所述第二整流逆變單元，以使所述第一整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第一預設電壓范圍內，所述第二整流逆變單元內的儲能元件的電壓處于第二預設電壓范圍內。
【文檔編號】H02M7/483GK104393776SQ201410572792
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權日:2014年10月23日
【發(fā)明者】謝曄源, 田杰, 李海英, 曹冬明 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司