CN103986358A - 一种新型模块化多电平换流器拓扑 - Google Patents

一种新型模块化多电平换流器拓扑 Download PDF

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Abstract

一种新型模块化多电平换流器拓扑，涉及一种模块化多电平换流器。本发明是为了解决现有传统模块化多电平换流器电容电压波动幅值大、电容的容量大、功率密度低、所需模块数较多的问题。本发明通过修改传统模块化多电平换流器的上下功率子模块的连接方式，并添加中间功率模块，保留了传统模块化多电平换流器的优点，并克服了传统拓扑的部分不足；在输出相同电平数时，新型拓扑需要的模块数更少，有助于降低成本；在相同负载时，新型拓扑的电容电压波动更小，有助于减少模块化多电平换流器电容的容量，降低成本，减少损耗。本发明适用于高压大功率电能变换场合。

Description

一种新型模块化多电平换流器拓扑
技术领域
本发明涉及一种模块化多电平换流器。
背景技术
模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)作为一种新型的高压大功率电能变换技术，已日益获得了各国研究人员的普遍关注。与传统两电平、三电平换流器相比，模块化多电平环流器具有如下明显优势：
(1)、制造难度降低：不需要基于IGBT串联而构成的阀，降低了制造技术门槛；
(2)、损耗降低：模块化多电平换流器的开关频率成倍降低，换流器损耗大大减小；
(3)、阶跃电压降低：由于模块化多电平换流器的阶梯电压较小，因而产生的阶跃电压和阶跃电流都较小，从而使得开关应力、电磁干扰都大大减小；
(4)、波形质量高：由于模块化多电平换流器输出电平数较多，波形质量高，含有谐波量少，因而滤波器的体积也随之大大减小；
(5)、模块化的结构：模块化多电平换流器模块化的结构使得该拓扑理论上能达到任意的电压和功率要求，降低制造和维护成本。
但是，根据理论分析，模块化多电平换流器电容电压波动的幅值与频率成反比，当工作频率降低时，电容电压的波动幅值将显著增大，以至于模块化多电平换流器在低频状态很难应用，限制了模块化多电平换流器在高压驱动方面的应用范围。为了抑制电容电压波动，最直接的办法是增大电容的容量，但这将造成***成本升高，功率密度降低等一系列问题。
郑琼林等人的申报的公开号为CN101546964A，名称为《模块组合型多电平换流器》专利申请中提出了对模块化多电平拓扑的改进，但仅仅针对功率不平衡的问题改进了顶端和底端的功率模块，没有针对如何减少换流器模块数，如何降低电容电压波动幅值，如何降低电容的容量，如何提高功率密度以及如何降低成本等问题来进一步改进模块化多电平换流器的拓扑。
发明内容
本发明是为了解决现有传统模块化多电平换流器电容电压波动幅值大、电容的容量大、功率密度低、所需模块数较多的问题，从而提供一种新型模块化多电平换流器拓扑。
一种新型模块化多电平换流器拓扑，它包括三个顶端子模块M1、三个底端子模块M5、三个中间子模块M3、3n个上桥臂子模块M2、3n个下桥臂子模块M4、第一电抗器1、第二电抗器2、第三电抗器3、第四电抗器4、第五电抗器5和第六电抗器6，n为正整数；
所述三个顶端子模块M1并联组成顶端模块组7；三个底端子模块M5并联组成底端模块组9；三个中间子模块M3组成中间模块组8；所述三个中间子模块M3上分别带有输出端子a、b和c；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第一相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第一相的下桥臂；
第一相上桥臂和下桥臂间分别通过第一电抗器1和第二电抗器2与一个中间子模块M3相连，形成第一相电路；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第二相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第二相的下桥臂；
第二相上桥臂和第二相下桥臂间分别通过第三电抗器3和第四电抗器4与一个中间子模块M3相连，形成第二相电路；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第三相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第三相的下桥臂；
第三相上桥臂和第三相下桥臂间分别通过第五电抗器5和第六电抗器6与一个中间子模块M3相连，形成第三相电路；
顶端模块组7与直流电源的正极P相连，底端模块组9与直流电源的负极N相连；
每一相电路中的所有子模块的数量为N1个，所述N1为取值为：
N1＝(k–1)/2–1
式中：k为电平数。
顶端模块组7的具体电路结构为：第一相电路中的顶端子模块M1包括一号可控开关S11和二号可控开关S12；第二相电路中的顶端子模块M1包括三号可控开关S13和四号可控开关S14；第三相电路中的顶端子模块M1包括五号可控开关S15和六号可控开关S16；
所述一号可控开关S11的集电极、三号可控开关S13的集电极和五号可控开关S15的集电极同时与直流电源的正极P相连；
所述二号可控开关S12的发射极、四号可控开关S14的发射极和六号可控开关S16的发射极连接；
一号可控开关S11的发射极与二号可控开关S12的集电极连接，且引出第一接线端子10；
三号可控开关S13的发射极与四号可控开关S14的集电极连接，且引出第二接线端子11；
五号可控开关S15的发射极与六号可控开关S16的集电极连接，且引出第三接线端子12。
底端模块组9的具体电路结构为：第一相电路中的底端子模块M5包括七号可控开关S51和八号可控开关S52；第二相电路中的顶端子模块M5包括九号可控开关S53和十号可控开关S54；第三相电路中的顶端子模块M1包括十一号可控开关S55和十二号可控开关S56；
所述七号可控开关S51的集电极、九号可控开关S53的集电极和十一号可控开关S55的集电极连接；
所述八号可控开关S52的发射极、十号可控开关S54的发射极和十二号可控开关S56的发射极同时与直流电源的负极N相连；
七号可控开关S51的发射极与八号可控开关S12的集电极连接，且引出第四接线端子13；
九号可控开关S53的发射极与十号可控开关S54的集电极连接，且引出第五接线端子14；
十一号可控开关S55的发射极与十二号可控开关S56的集电极连接，且引出第六接线端子15。
中间模块组8的具体电路结构为：
第一相电路的中间子模块M3包括第十三可控开关S31和第十四可控开关S32，所述第十三可控开关S31的集电极与第一电抗器1连接；所述第十四可控开关S32的发射极与第二电抗器2连接；所述第十三可控开关S31的发射极与第十四可控开关S32的集电极连接，且引出第七接线端子a；
第二相电路的中间子模块M3包括第十五可控开关和第十六可控开关，所述第十五可控开关的集电极与第三电抗器3连接；所述第十六可控开关的发射极与第四电抗器4连接；所述第十五可控开关的发射极与第十六可控开关的集电极连接，且引出第八接线端子；
第三相电路的中间子模块M3包括第十七可控开关和第十八可控开关，所述第十七可控开关的集电极与第五电抗器5连接；所述第十八可控开关的发射极与第六电抗器6连接；所述第十七可控开关的发射极与第十八可控开关的集电极连接，且引出第九接线端子。
每个上桥臂子模块M2均包括第十九可控开关S21和第二十可控开关S22；所述第十九可控开关S21的集电极是上桥臂子模块M2的正向电源端子；所述第十九可控开关S21的发射极与第二十可控开关S22的集电极连接，且引出第十接线端子；所述第二十可控开关S22的发射极是上桥臂子模块M2的负向电源端子。
每个下桥臂子模块M4包括第二十一可控开关S41和第二十二可控开关S42；所述第二十一可控开关S41的集电极是下桥臂子模块M4的正向电源端子；所述第二十一可控开关S41的发射极与第二十二可控开关S42的集电极连接，且引出第十一接线端子；所述第二十二可控开关S42的发射极是下桥臂子模块M4的负向电源端子。
本发明有益的效果如下：
首先，本发明相对于传统模块化多电平换流器能显著降低电容电压波动总量。其中顶端子模块M1与底端子模块M5中的电容波动量将减小到接近于零；中间子模块M3中，波动将主要为二倍频成分，不含基频波动，因此中间模块M3能部分减小电容电压波动。而其他子模块M2和M4中，由于顶端模块组7、中间模块组8和底端模块组9的波动量的降低，桥臂间能量的不均衡显著下降，环流相应降低，因此子模块M2和M4中的电压波动也会相应降低。
其次，本发明相对于传统模块化多电平换流器能减少模块数的使用量。由于中间子模块M3的作用，单相新型拓扑比传统拓扑少用一个子模块，而三相新型拓扑将比传统拓扑少三个模块，降低换流器的成本。
另外，本发明相对于传统模块化多电平换流器还能降低电容的容量。由于新型模块化多电平换流器中子模块电容电压的波动显著减小，因此能显著降低电容的容量，提高功率密度，降低换流器成本。
附图说明
图1为本发明的三相新型模块化多电平换流器的结构示意图；
图2为顶端模块组7的结构示意图；
图3为底端模块组9的结构示意图；
图4为中间子模块M3的结构示意图；
图5为上桥臂子模块M2的结构示意图；
图6为下桥臂子模块M4的结构示意图；
图7为绝缘栅双极型晶体管示意图；
图8为新型模块化多电平换流器电容电压总波动量的波形示意图；
图9为传统模块化多电平换流器电容电压总波动量的波形示意图；
图10为新型模块化多电平换流器顶端子模块M1和上桥臂子模块M2的电容电压波动波形示意图；
图11为传统模块化多电平换流器上桥臂子模块电容电压波动的波形示意图。
图12为新型模块化多电平换流器中间子模块M3，下桥臂子模块M4和底端子模块M5的电容电压波动波形示意图；
图13为传统模块化多电平换流器下桥臂子模块电容电压波动的波形示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、一种新型模块化多电平换流器拓扑，它包括三个顶端子模块M1、三个底端子模块M5、三个中间子模块M3、3n个上桥臂子模块M2、3n个下桥臂子模块M4、第一电抗器1、第二电抗器2、第三电抗器3、第四电抗器4、第五电抗器5和第六电抗器6，n为正整数；
所述三个顶端子模块M1并联组成顶端模块组7；三个底端子模块M5并联组成底端模块组9；三个中间子模块M3组成中间模块组8；所述三个中间子模块M3上分别带有输出端子a、b和c；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第一相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第一相的下桥臂；
第一相上桥臂和下桥臂间分别通过第一电抗器1和第二电抗器2与一个中间子模块M3相连，形成第一相电路；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第二相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第二相的下桥臂；
第二相上桥臂和第二相下桥臂间分别通过第三电抗器3和第四电抗器4与一个中间子模块M3相连，形成第二相电路；
一个顶端子模块M1依次串联n个上桥臂子模块M2构成换流器第三相的上桥臂；
一个底端子模块M5依次串联n个下桥臂子模块M4构成换流器第三相的下桥臂；
第三相上桥臂和第三相下桥臂间分别通过第五电抗器5和第六电抗器6与一个中间子模块M3相连，形成第三相电路；
顶端模块组7与直流电源的正极P相连，底端模块组9与直流电源的负极N相连；
每一相电路中的所有子模块的数量为N1个，所述N1为取值为：
N1＝(k–1)/2–1
式中：k为电平数。
所有子模块M1、M2、M3、M4和M5的电路结构都是一样的，均可以互相替换，不同在于各个子模块间的连线不同，保留了传统模块化多电平换流器最大的优点--模块化。
添加了中间模块单元8，在输出相同电平数的条件下，需要的子模块数相对于传统模块化多电平换流器要少一个。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，顶端模块组7的具体电路结构为：第一相电路中的顶端子模块M1包括一号可控开关S11和二号可控开关S12；第二相电路中的顶端子模块M1包括三号可控开关S13和四号可控开关S14；第三相电路中的顶端子模块M1包括五号可控开关S15和六号可控开关S16；
所述一号可控开关S11的集电极、三号可控开关S13的集电极和五号可控开关S15的集电极同时与直流电源的正极P相连；
所述二号可控开关S12的发射极、四号可控开关S14的发射极和六号可控开关S16的发射极连接；
一号可控开关S11的发射极与二号可控开关S12的集电极连接，且引出第一接线端子10；
三号可控开关S13的发射极与四号可控开关S14的集电极连接，且引出第二接线端子11；
五号可控开关S15的发射极与六号可控开关S16的集电极连接，且引出第三接线端子12。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，底端模块组9的具体电路结构为：第一相电路中的底端子模块M5包括七号可控开关S51和八号可控开关S52；第二相电路中的顶端子模块M5包括九号可控开关S53和十号可控开关S54；第三相电路中的顶端子模块M1包括十一号可控开关S55和十二号可控开关S56；
所述七号可控开关S51的集电极、九号可控开关S53的集电极和十一号可控开关S55的集电极连接；
所述八号可控开关S52的发射极、十号可控开关S54的发射极和十二号可控开关S56的发射极同时与直流电源的负极N相连；
七号可控开关S51的发射极与八号可控开关S12的集电极连接，且引出第四接线端子13；
九号可控开关S53的发射极与十号可控开关S54的集电极连接，且引出第五接线端子14；
十一号可控开关S55的发射极与十二号可控开关S56的集电极连接，且引出第六接线端子15。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，中间模块组8的具体电路结构为：
第一相电路的中间子模块M3包括第十三可控开关S31和第十四可控开关S32，所述第十三可控开关S31的集电极与第一电抗器1连接；所述第十四可控开关S32的发射极与第二电抗器2连接；所述第十三可控开关S31的发射极与第十四可控开关S32的集电极连接，且引出第七接线端子a；
第二相电路的中间子模块M3包括第十五可控开关和第十六可控开关，所述第十五可控开关的集电极与第三电抗器3连接；所述第十六可控开关的发射极与第四电抗器4连接；所述第十五可控开关的发射极与第十六可控开关的集电极连接，且引出第八接线端子；
第三相电路的中间子模块M3包括第十七可控开关和第十八可控开关，所述第十七可控开关的集电极与第五电抗器5连接；所述第十八可控开关的发射极与第六电抗器6连接；所述第十七可控开关的发射极与第十八可控开关的集电极连接，且引出第九接线端子。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，每个上桥臂子模块M2均包括第十九可控开关S21和第二十可控开关S22；所述第十九可控开关S21的集电极是上桥臂子模块M2的正向电源端子；所述第十九可控开关S21的发射极与第二十可控开关S22的集电极连接，且引出第十接线端子；所述第二十可控开关S22的发射极是上桥臂子模块M2的负向电源端子。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，每个下桥臂子模块M4包括第二十一可控开关S41和第二十二可控开关S42；所述第二十一可控开关S41的集电极是下桥臂子模块M4的正向电源端子；所述第二十一可控开关S41的发射极与第二十二可控开关S42的集电极连接，且引出第十一接线端子；所述第二十二可控开关S42的发射极是下桥臂子模块M4的负向电源端子。
具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式二、三、四、五或六所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，每个可控开关均为可关断型电子开关元件。
具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式七所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑的区别在于，每个可控开关均为绝缘栅双极型晶体管。
针对新型模块化多电平换流器电容电压波动较小的特性进行详细说明：
由于顶端模块组7与底端模块组9的三相无功功率之和为零，顶端子模块M1与底端子模块M5中的电容波动量将显著减小。
并且，在中间模块组8的中间子模块M3中，根据流入中间子模块M3电容的电压电流可以得到其瞬时功率为：
其中，uc,ic分别为中间子模块M3的电容和电压，m为调制比，Io为换流器输出电流的幅值，Uc为中间子模块M3电容电压的直流分量，ω为角频率，φ为相位。而该式可得，中间模块组8中的波动主要成分为二倍频成分，不含传统模块中的基频波动，因此中间模块组能部分减小电容电压波动。
在上桥臂子模块M2和下桥臂子模块M4中，由于顶端模块组7、中间模块组8和底端模块组9的波动降低，桥臂间能量的不均衡显著降低，因此环流相应降低，上桥臂子模块M2和下桥臂子模块M4中的电压波动也会相应降低。因此，相对于传统模块化多电平换流器，新型拓扑能显著降低电容电压波动总量。
图8、图9分别为新型模块化多电平换流器(单相换流器的总模块数N1＝5，负载R＝3Ω，L＝3mH)电容电压总波动量与传统模块化多电平换流器(N1＝6，负载R＝3Ω，L＝3mH)电容电压总波动量的波形，由于新型拓扑具有减少模块数的优点，所以新型拓扑的N＝5，而传统拓扑的N＝6。由波形图可以看出，新型模块化多电平换流器的电容电压总波动量约为15V，传统模块化多电平换流器的电容电压总波动量为40V，可见新型模块化多电平换流器能够降低电容电压的总波动。
图10为新型模块化多电平换流器(N1＝5，负载R＝3Ω，L＝3mH)顶端子模块M1和上桥臂子模块M2的电容电压波动波形，图11为传统模块化多电平换流器(N1＝6，负载R＝3Ω，L＝3mH)上桥臂子模块电容电压波动的波形。由波形图可以看出，在新型模块化多电平换流器中，顶端子模块的波动量几乎为零，上桥臂子模块M2的波动量约为15V。而在传统模块化多电平换流器中，无论是顶端子模块还是普通上桥臂子模块，电容电压波动量均为20V。可见，新型模块化多电平换流器能够很好抑制顶端子模块M1中的电容电压波动，同时还能减少普通上桥臂子模块M2中的电容电压波动。
图12为新型模块化多电平换流器(N1＝5，负载R＝3Ω，L＝3mH)中间子模块M3，下桥臂子模块M4和底端子模块M5的电容电压波动波形，图13为传统模块化多电平换流器(N1＝6，负载R＝3Ω，L＝3mH)下桥臂子模块电容电压波动的波形。由波形图可以看出，在新型模块化多电平换流器中，中间子模块M3的电容电压波动量约为8V，普通下桥臂子模块M4的波动量约为15V，底端子模块M5的波动量几乎为零。而在传统模块化多电平换流器中，无论是底端子模块还是普通下桥臂子模块，电容电压波动量均为20V。可见，新型模块化多电平换流器能够很好抑制底端子模块M5中的电容电压波动，同时还能减少中间子模块M3和普通下桥臂子模块M4中的电容电压波动。
针对本发明相对于传统模块化多电平换流器能减少模块数的使用量做具体说明：
设单相模块化多电平换流器上的模块总数为N1，输出的电平数为k。
在传统模块化多电平换流器中，单相换流器上模块总数与输出电平数的关系为：
N 1 = k - 1 2
而在新型模块化多电平换流器中，单相换流器上模块总数与输出电平数的关系为：
N 1 = k - 1 2 - 1
可见，当输出电平数k相同时，单相新型拓扑比传统拓扑少一个模块，而三相新型拓扑将比传统拓扑少三个模块，降低模块化多电平换流器的成本。
针对本发明相对于传统模块化多电平换流器能降低电容的容量做具体说明：
根据子模块中电容容量关系式：
C o = ΔW M ( k ) 2 ϵ U C 2
其中，ΔWM(k)为每个子模块的能量波动，ε为子模块电压纹波系数，UC为电容电压平均值，Co为子模块中的电容参数。
由于新型模块化多电平换流器中子模块能量的波动ΔWM(k)显著减小，因此能显著降低电容的容量。
以上列举的仅是本发明的一个具体实施例，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征是：它包括三个顶端子模块(M1)、三个底端子模块(M5)、三个中间子模块(M3)、3n个上桥臂子模块(M2)、3n个下桥臂子模块(M4)、第一电抗器(1)、第二电抗器(2)、第三电抗器(3)、第四电抗器(4)、第五电抗器(5)和第六电抗器(6)，n为正整数；
所述三个顶端子模块(M1)并联组成顶端模块组(7)；三个底端子模块(M5)并联组成底端模块组(9)；三个中间子模块(M3)组成中间模块组(8)；所述三个中间子模块(M3)上分别带有输出端子a、b和c；
一个顶端子模块(M1)依次串联n个上桥臂子模块(M2)构成换流器第一相的上桥臂；
一个底端子模块(M5)依次串联n个下桥臂子模块(M4)构成换流器第一相的下桥臂；
第一相上桥臂和下桥臂间分别通过第一电抗器(1)和第二电抗器(2)与一个中间子模块(M3)相连，形成第一相电路；
一个顶端子模块(M1)依次串联n个上桥臂子模块(M2)构成换流器第二相的上桥臂；
一个底端子模块(M5)依次串联n个下桥臂子模块(M4)构成换流器第二相的下桥臂；
第二相上桥臂和第二相下桥臂间分别通过第三电抗器(3)和第四电抗器(4)与一个中间子模块(M3)相连，形成第二相电路；
一个顶端子模块(M1)依次串联n个上桥臂子模块(M2)构成换流器第三相的上桥臂；
一个底端子模块(M5)依次串联n个下桥臂子模块(M4)构成换流器第三相的下桥臂；
第三相上桥臂和第三相下桥臂间分别通过第五电抗器(5)和第六电抗器(6)与一个中间子模块(M3)相连，形成第三相电路；
顶端模块组(7)与直流电源的正极(P)相连，底端模块组(9)与直流电源的负极(N)相连；
每一相电路中的所有子模块的数量为N1个，所述N1为取值为：
N1＝(k–1)/2–1
式中：k为电平数。
2.根据要求1所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于顶端模块组(7)的具体电路结构为：第一相电路中的顶端子模块(M1)包括一号可控开关(S11)和二号可控开关(S12)；第二相电路中的顶端子模块(M1)包括三号可控开关(S13)和四号可控开关(S14)；第三相电路中的顶端子模块(M1)包括五号可控开关(S15)和六号可控开关(S16)；
所述一号可控开关(S11)的集电极、三号可控开关(S13)的集电极和五号可控开关(S15)的集电极同时与直流电源的正极(P)相连；
所述二号可控开关(S12)的发射极、四号可控开关(S14)的发射极和六号可控开关(S16)的发射极连接；
一号可控开关(S11)的发射极与二号可控开关(S12)的集电极连接，且引出第一接线端子(10)；
三号可控开关(S13)的发射极与四号可控开关(S14)的集电极连接，且引出第二接线端子(11)；
五号可控开关(S15)的发射极与六号可控开关(S16)的集电极连接，且引出第三接线端子(12)。
3.根据要求1所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于底端模块组(9)的具体电路结构为：第一相电路中的底端子模块(M5)包括七号可控开关(S51)和八号可控开关(S52)；第二相电路中的顶端子模块(M5)包括九号可控开关(S53)和十号可控开关(S54)；第三相电路中的顶端子模块(M1)包括十一号可控开关(S55)和十二号可控开关(S56)；
所述七号可控开关(S51)的集电极、九号可控开关(S53)的集电极和十一号可控开关(S55)的集电极连接；
所述八号可控开关(S52)的发射极、十号可控开关(S54)的发射极和十二号可控开关(S56)的发射极同时与直流电源的负极(N)相连；
七号可控开关(S51)的发射极与八号可控开关(S12)的集电极连接，且引出第四接线端子(13)；
九号可控开关(S53)的发射极与十号可控开关(S54)的集电极连接，且引出第五接线端子(14)；
十一号可控开关(S55)的发射极与十二号可控开关(S56)的集电极连接，且引出第六接线端子(15)。
4.根据要求1所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于中间模块组(8)的具体电路结构为：
第一相电路的中间子模块(M3)包括第十三可控开关(S31)和第十四可控开关(S32)，所述第十三可控开关(S31)的集电极与第一电抗器(1)连接；所述第十四可控开关(S32)的发射极与第二电抗器(2)连接；所述第十三可控开关(S31)的发射极与第十四可控开关(S32)的集电极连接，且引出第七接线端子(a)；
第二相电路的中间子模块(M3)包括第十五可控开关和第十六可控开关，所述第十五可控开关的集电极与第三电抗器(3)连接；所述第十六可控开关的发射极与第四电抗器(4)连接；所述第十五可控开关的发射极与第十六可控开关的集电极连接，且引出第八接线端子；
第三相电路的中间子模块(M3)包括第十七可控开关和第十八可控开关，所述第十七可控开关的集电极与第五电抗器(5)连接；所述第十八可控开关的发射极与第六电抗器(6)连接；所述第十七可控开关的发射极与第十八可控开关的集电极连接，且引出第九接线端子。
5.根据要求1所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于每个上桥臂子模块(M2)均包括第十九可控开关(S21)和第二十可控开关(S22)；所述第十九可控开关(S21)的集电极是上桥臂子模块(M2)的正向电源端子；所述第十九可控开关(S21)的发射极与第二十可控开关(S22)的集电极连接，且引出第十接线端子；所述第二十可控开关(S22)的发射极是上桥臂子模块(M2)的负向电源端子。
6.根据要求1所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于每个下桥臂子模块(M4)包括第二十一可控开关(S41)和第二十二可控开关(S42)；所述第二十一可控开关(S41)的集电极是下桥臂子模块(M4)的正向电源端子；所述第二十一可控开关(S41)的发射极与第二十二可控开关(S42)的集电极连接，且引出第十一接线端子；所述第二十二可控开关(S42)的发射极是下桥臂子模块(M4)的负向电源端子。
7.根据要求2、3、4、5或6所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于每个可控开关均为可关断型电子开关元件。
8.根据要求7所述的一种新型模块化多电平换流器拓扑，其特征在于每个可控开关均为绝缘栅双极型晶体管。
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