[发明专利]子模块电路及控制方法和模块化多电平换流器

权利要求书

1.一种子模块电路，其特征在于，包括：

主回路和充放电回路；所述主回路包括一个开关模块；所述充放电回路包括多条充放电支路和一个支撑电容，各条充放电支路并联后与所述支撑电容串联；任意一条充放电支路导通时，其他充放电支路和所述主回路均断开；

主回路的两端分别与充放电支路和支撑电容连接；所述主回路与所述支撑电容连接的一端为子模块的第一端；

每条充放电支路包括一个辅助电容，且各个辅助电容的初始电压不同；充电时，多条充放电支路按照其辅助电容的初始电压从大到小的顺序依次导通，电流从所述第一端流出，对所述支撑电容和当前导通的充放电支路中的辅助电容进行充电；放电时，多条充放电支路按照所述各辅助电容的初始电压从小到大的顺序依次导通，所述支撑电容和当前导通的充放电支路中的辅助电容放电，放电电流从所述第一端流入；

充电时，若当前导通的充放电支路中的辅助电容与所述支撑电容的总电压达到预设的电压上限时，确定为当前导通的充放电支路充电完成，控制当前导通的充放电支路断开、下一充放电支路导通；

放电时，若当前导通的充放电支路中的辅助电容与所述支撑电容的总电压达到预设的电压下限时，确定为当前导通的充放电支路放电完成，控制当前导通的充放电支路断开、下一充放电支路导通。

2.根据权利要求1所述的子模块电路，其特征在于，所述辅助电容中初始电压的最小值为零。

3.根据权利要求1所述的子模块电路，其特征在于，所述充放电支路中的第一条充放电支路还包括一个开关模块，所述开关模块与所述第一条充放电支路中的辅助电容串联；

所述充放电回路中的其他充放电支路还包括两个开关模块，所述两个开关模块反相串联之后与对应的辅助电容串联。

4.根据权利要求3所述的子模块电路，其特征在于，

每个开关模块包括反相并联的一个二极管和一个全控型器件。

5.一种模块化多电平换流器，其特征在于，包括：权利要求1至4任一项所述的子模块电路。

6.一种子模块电路的控制方法，其特征在于，所述子模块电路为权利要求1所述的电路，所述控制方法包括：

旁路态时，控制所述主回路导通，所述充放电回路中各条充放电支路均断开；

工作态时，控制所述主回路断开，并按辅助电容初始电压从大到小依次导通各条放电支路，以对充放电回路中的支撑电容以及导通的充放电支路中的辅助电容进行充电；当所有充放电支路充电完成后，控制所述充放电回路进入放电过程，在所述放电过程中按辅助电压从小到大依次导通各条充放电支路，以通过充放电回路中的支撑电容以及导通的放电支路中的辅助电容进行放电；

在对充放电回路中的支撑电容以及导通的充放电支路中的辅助电容进行充电的过程中，包括：

若当前导通的充放电支路中的辅助电容与所述支撑电容的总电压达到预设的电压上限时，确定为当前导通的充放电支路充电完成，控制当前导通的充放电支路断开、下一充放电支路导通；

在通过充放电回路中的支撑电容以及导通的放电支路中的辅助电容进行放电的过程中，包括：

若当前导通的充放电支路中的辅助电容与所述支撑电容的总电压达到预设的电压下限时，确定为当前导通的充放电支路放电完成，控制当前导通的充放电支路断开、下一充放电支路导通。

7.根据权利要求6所述的子模块电路的控制方法，其特征在于，所述按辅助电容初始电压从大到小依次导通各条充放电支路，包括：

工作态时，控制所述主回路断开，首先控制第一条充放电支路导通，当所述第一条充放电支路充电完成后，按辅助电容初始电压从大到小依次导通其他充放电支路；

所述充放电支路中的第一条充放电支路还包括一个开关模块，所述开关模块与所述第一条充放电支路中的辅助电容串联；所述充放电回路中的其他充放电支路还包括两个开关模块，所述两个开关模块反相串联之后与对应的辅助电容串联。