CN106100397B - 一种模块化多电平变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种模块化多电平变换器，包括：输入变换模块、输出变换模块和公共变换模块；输入变换模块的输入端连接输入电压端Vin的输出端，输入变换模块的输出端连接公共变换模块的公共输入端，输入变换模块的储能滤波单元输出端连接输出变换模块的储能滤波单元输出端；输出变换模块的输入端连接公共变换模块的公共输入端，输出变换模块的输出端连接输出电压端Vout的输入端；公共变换模块的公共输出端连接所述Vin的输入端和所述Vout的输出端。采用本发明实施例，具有可减少电路的器件损耗，降低电路结构功能的实现成本，提高电路结构的适用性的优点。

Description

一种模块化多电平变换器
技术领域
本发明涉及电子电力领域，尤其涉及一种模块化多电平变换器。
背景技术
不间断电源(英文：uninterruptible power supply，UPS)是在停电时接替市电持续供应电力的设备。UPS中含有储能模块，在市电异常或者市电中断时继续供应电力，保证用户用电的安全性和可靠性，可避免因市电异常给用户带来的损失。模块化多电平变换器(英文：modular multilevel converter，MMC)作为UPS中的交流/直流变换和直流/交流变换的功率变换单元。MMC拓扑采用级联式、模块化构造，无需功率器件直接串联便可得到多电平的阶梯电压，具有较低的dU/dt和较低的电压谐波含量，在中/高压大容量***中具有广阔的应用前景。
现有技术一，如图1，图1是MMC的一结构示意图。MMC由整流回路和输出回路组成，其中，整流回路包括整流正半周回路和整流负半周回路，输出回路包括输出正半周回路和输出负半周回路。现有技术一中，每个回路由N个模块组成，把直流电压Vdc进行N等分，每个模块承担Vdc的1/N，降低器件的耐压等级。然而，在现有技术一，每个回路都有N个模块，各个回路之间相互独立，互不影响，使得整个电路结构的功率单元数量多，电路结构的体积大，制造成本高。
现有技术二，如图2，图2是MMC的另一结构示意图。MMC由整流回路和输出回路组成，不区分正半周回路和负半周回路，减小了电路结构的体积。每个回路由N个模块组成，把直流电压Vdc进行N等分，每个模块承担Vdc的1/N，降低器件的耐压等级和MMC模块的体积和损耗等。然而，在现有技术二中，电路结构中包含的功率单元数量多，使得电路的器件损耗大，适用性低。
发明内容
本申请提供一种模块化多电平变换器，通过减少整流回路和逆变回路的器件，可减少电路的器件损耗，降低电路结构功能的实现成本，提高电路结构的适用性。
本申请提供了一种模块化多电平变换器，其可包括：
输入变换模块、输出变换模块和公共变换模块；
所述输入变换模块和所述公共变换模块组成模块化多电平变换器MMC的整流回路，所述输入变换模块用于调节所述整流回路的输出电压的电压变化量，所述公共变换模块用于在所述整流回路中调节所述整流回路的输出电压的起点电压量；
所述输出变换模块和所述公共变换模块组成所述MMC的逆变回路，所述输出变换模块用于调节所述逆变回路的输出电压的电压变化量，所述公共变换模块用于在所述逆变回路中调节所述逆变回路的输出电压的起点电压量；
所述输入变换模块的输入端连接输入电压端Vin的输出端，所述输入变换模块的输出端连接所述公共变换模块的公共输入端，所述输入变换模块的储能滤波单元输出端连接所述输出变换模块的储能滤波单元输出端；
所述输出变换模块的输入端连接所述公共变换模块的公共输入端，所述输出变换模块的输出端连接输出电压端Vout的输入端；
所述公共变换模块的公共输出端连接所述Vin的输入端和所述Vout的输出端。
本申请通过整流回路和逆变回路的变换模块的共用，减少了MMC的电路结构中的变换模块数量，进而减少了MMC电路结构的体积，降低MMC的器件功耗，增强了MMC的适用性。
结合本申请，在第一种可能的实现方式中，所述公共变换模块包含M个子变换模块，所述M为大于或者等于2的整数；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述公共变换模块的公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述公共变换模块的公共输出端。
本申请公共变换模块可包含一个或者多个，可提高输入或者输出回路的输出电压的可控性，提高电路结构设计的多样性，增强MMC的适用性。
结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述输入变换模块和所述输出变换模块为全桥子模块，所述公共变换模块中的各个子变换模块均为全桥子模块；
所述全桥子模块由功率开关管T1、T2、T3和T4，以及电容器C组成；
其中，T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块的输入端，T3的第一网络与T4的第二网络连接并且连接端作为全桥子模块的输出端，T1的第二网络与C正极、T3的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块的储能滤波单元输出端，T2的第一网络与C的负极、T4的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块的储能滤波单元输入端。
本申请各个模块采用全桥子模块，可减少电路结构的模块的数量，减小电路结构的体积，降低电路结构的复杂度。
结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述输入变换模块为全桥子模块A，所述全桥子模块A由功率开关管T11、T21、T31和T41，以及电容器C1组成；
所述输出变换模块为全桥子模块B，所述全桥子模块B由功率开关管T12、T22、T31和T41，以及电容器C2组成；
其中，T31的第一网络与T41的第二网络连接并且连接端作为全桥子模块A的输出端和全桥子模块B的输入端；
T11的第一网络与T21的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块A的输入端，T11的第二网络与C1正极、T31的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块A的储能滤波单元输出端，T21的第一网络与C1的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块A的储能滤波单元输入端；
T12的第一网络与T22的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块B的输出端，T12的第二网络与C2正极、T31的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块B的储能滤波单元输出端，T22的第一网络与C2的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块B的储能滤波单元输入端。
本申请将输入变换模块和输出变换模块的全桥子模块中相同的部分器件进行合并，可减少电路结构的器件数量，减小电路结构的体积，降低电路结构的复杂度。
结合本申请，在第四种可能的实现方式中，所述输入变换模块包括第一输入变换模块和第二输入变换模块，所述输出变换模块包括第一输出变换模块和第二输出变换模块，所述公共变换模块包括第一公共变换模块和第二公共变换模块；
所述第一输入变换模块和所述第一公共变换模块组成所述MMC的整流正 半周回路，所述第二输入变换模块和所述第二公共变换模块组成所述MMC的整流负半周回路；
所述第一输出变换模块和所述第一公共变换模块组成所述MMC的逆变正半周回路，所述第二输出变换模块和所述第二公共变换模块组成所述MMC的逆变负半周回路；
所述第一输入变换模块的输入端连接所述Vin的输出端，所述第一输入变换模块的输出端与所述第一输出变换模块的输入端连接，并连接所述第一公共变换模块的第一公共输入端，所述第一输入变换模块的储能滤波单元输出端和所述第一输出变换模块的储能滤波单元输出端相连，所述第一输出变换模块的输出端连接所述Vout的输入端，所述第一公共变换模块的第一公共输出端接地；
所述第二输入变换模块的输出端连接所述Vin的输入端，所述第二输入变换模块的输入端与所述第二输出变换模块的输出端连接，并连接所述第二公共变换模块的第二公共输出端，所述第二输入变换模块的储能滤波单元输入端和所述第二输出变换模块的储能滤波单元输入端相连，所述第二输出变换模块的输入端连接所述Vout的输出端，所述第二公共变换模块的第二公共输入端接地。
本申请还可将整流回路和逆变回路分别设置输入正/负半周回路和输出正/负半周回路，适用了现有MMC的电路结构的特点，增强了本申请提供的电路结构的适用性。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一公共变换模块包含M个子变换模块，所述M为大于或者等于2的整数；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述第一子公共变换模块的第一公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述第一公共变换模块的第一公共输出端。
本申请提供的MMC电路结构中的整流/逆变正半周回路中的公共变换模块可包含一个或者多个，可提高输入或者输出回路的输出电压的可控性，提高电路结构设计的多样性，增强MMC的适用性。
结合第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第二公共变换模块包含M个子变换模块；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述第二公共变换 模块的第二公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述第二公共变换模块的第二公共输出端。
本申请提供的MMC电路结构中的整流/逆变负半周回路中的公共变换模块可包含一个或者多个，可提高输入或者输出回路的输出电压的可控性，增强MMC的适用性。
结合第五种可能的实现方式或者第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述第一输入变换模块和所述第一输出变换模块均为共负/正母线半桥子模块，所述第一公共变换模块中的各个子变换模块均为共负/正母线半桥子模块；
所述半桥子模块由功率开关管T1和T2，以及电容器C组成；
其中，T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为半桥子模块的输入端，T1的第二网络与C正极相连并且连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输出端，T2的第一网络与C的负极相连并且连接端作为半桥子模块的输出端。
本申请提供的MMC的整流/逆变正半周回路中各个模块还可采用半桥子模块，适用了现有MMC的电路结构的特点，增强了本申请提供的电路结构的适用性。
结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述第一输入变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输出端与所述第一输出变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输出端相连；
所述第一输入变换模块的半桥子模块的输出端与所述第一输出变换模块的半桥子模块的输入端相连，并连接所述第一公共变换模块的第一公共输入端。
本申请将整流正半周回路的输入变换模块和逆变正半周回路的输出变换模块进行网络端连接和输出端连接，并将输出端连接公共变换模块，可简化MMC的电路结构，降低电路结构的复杂度。
结合第五种可能的实现方式或者第六种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述第二输入变换模块和所述第二输出变换模块均为共负/正母线半桥子模块，所述第二公共变换模块中的各个子变换模块均为共负/正母线半桥子模块；
所述半桥子模块由功率开关管T1和T2，以及电容器C组成；
其中，T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为半桥子模块的输出端，T1的第二网络与C正极相连并且连接端作为半桥子模块的输入端，T2的第一网络与C的负极相连并且连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输入端。
本申请提供的MMC的整流/逆变负半周回路中各个模块还可采用半桥子模块，适用了现有MMC的电路结构的特点，增强了本申请提供的电路结构的适用性。
结合第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述第二输入变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输入端与所述第二输出变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输入端相连；
所述第二输入变换模块的半桥子模块的输入端与所述第二输出变换模块的半桥子模块的输出端相连，并连接第二公共变换模块的第二公共输出端。
本申请将整流负半周回路的输入变换模块和逆变负半周回路的输出变换模块进行网络端连接和输出端连接，并将输出端连接公共变换模块，可简化MMC的电路结构，降低电路结构的复杂度。
结合第三种可能的实现方式或者第十种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，整流回路或者逆变回路的输出电压＝起点电压量+电压变化量。
本申请通过输入/输出变换模块和公共变换模块来调节整流/逆变回路的输出电压，适应了MMC的功能需要，适用性高。
结合第二种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，所述全桥子模块中包含的储能滤波单元为所述全桥子模块中包含的电容器C；
所述储能滤波单元输出端为所述C的正极连接端，所述储能滤波单元输入端为所述C的负极连接端。
结合第七种可能的实现方式或第七种可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，所述半桥子模块中包含的储能滤波单元为所述半桥子模块中包含的电容器C；
所述储能滤波单元输出端为所述C的正极连接端，所述储能滤波单元输入端为所述C的负极连接端。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 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发明的一些实施例，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为现有MMC的一结构示意图；
图2为现有MMC的另一结构示意图；
图3是UPS***的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的MMC的一结构示意图；
图5为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图；
图6为全桥子模块的一结构示意图；
图7为全桥子模块的另一结构示意图；
图8为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图；
图9为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图；
图10为本发明实施例提供的MMC的工作原理示意图；
图11为现有MMC的另一结构示意图；
图12为半桥子模块的一结构示意图；
图13为半桥子模块的另一结构示意图；
图14为半桥子模块的另一结构示意图；
图15为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图；
图16为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图；
图17为现有MMC的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实现中，如图3，图3是UPS***的结构示意图。本发明实施例提供的UPS通常由电池、充电器、静态转换开关(英文：Static Transfer Switch，STS)和MMC等部分组成。其中，MMC包括整流变换单元和逆变变换单元组成。电池用于在UPS***的主路输入端(即Vin)输入异常时为MMC提供输入，并通 过MMC输出给负载供电。充电器用于在UPS***的Vin输入正常时提供给MMC为电池充电，具体的，UPS***的Vin输入正常时，整流变换单元和逆变变换单元之间缓冲的直流电压Vdc通过充电器给电池充电。STS用于在MMC输出异常时为UPS提供备用电源通道，为负载供电。其中，上述整流变换单元由本发明实施例提供的MMC中的整流回路中包含的各个模块组成，所述逆变变换单元由本发明实施例提供的MMC的逆变回路中包含的各个模块组成。下面将结合附图对UPS中的MMC进行具体描述。
参见图4，是本发明实施例提供的MMC的一结构示意图。本发明实施例提供的MMC，包括：输入变换模块91、输出变换模块92和公共变换模块93。
上述输入变换模块91的输入端V911连接输入电压端Vin的输出端，输入变换模块91的输出端V912连接公共变换模块93的公共输入端V931，输入变换模块91的储能滤波单元输出端V913连接输出变换模块92的储能滤波单元输出端。
上述输出变换模块92的输入端V921连接公共变换模块93的公共输入端V931，输出变换模92块的输出端连V922接输出电压端Vout的输入端。即输出变换模块92的储能滤波单元输出端与输入变换模块91的储能滤波单元输出端相连，建立输入变换模块91和输出变换模块92的连接。
上述公共变换模块93的公共输出端V933连接Vin的输入端和Vout的输出端。
在一些可行的实施方式中，本发明实施例提供的MMC的输入回路(即整流回路)包含输入变换模块91和公共变换模块93，其中，公共变换模块93为与输出回路共用的公共桥臂。输入变换模块91用于调节整流回路的输出电压的电压变化量，公共变换模块93用于调节整流回路的输出电压的起点电压量。公共变换模块93通过功率开关管的开关控制接入输入/输出回路。公共变换模块93接入输入回路时，输入变换模块91分担整流回路的一部分电压，公共变换模块93分担整流回路的另一部分电压。在输入回路中，电流走向为顺时针方向，由输入电压端Vin流向输入变换模块91，再由输入变换模块91流向公共变换模块93，最后返回输入电压端Vin。输出回路(即逆变回路)包含输出变换模块92和公共变换模块93，其中，公共变换模块93为与输入回路共用的公共桥臂。输出变换模块92用于调节逆变回路的输出电压的电压变化量，公共变换模块93用于调节逆变回路的输出电压的起点电压量。公共变换模块93接入输出回路时，输出变换 模块92分担输出回路的一部分电压，公共变换模块93分担输出回路的另一部分电压。在输出回路中，电流走向为逆时针方向，输出电流由公共变换模块93流向输出变换模块92。在本发明实施例提供的MMC电流中，公共变换模块93为公共桥臂，输入回路的电流在公共变换模块93中顺时针流动，输出回路的电流在公共变换模块93中逆时针流动，公共变换模块93上的电流方向相反，进而相互抵消使得公共变换模块93上的电流为零，使得公共变换模块93上的功耗基本为零。MMC的功耗仅剩下输入变换模块91和输出变换模块92上的功耗，降低了MMC的消耗。此外，本发明实施例将输入回路中除了输入变换模块之外的其他变换模块，与输出回路中的除了输出变换模块之外的其他变换模块整合为公共变换模块，使得MMC电路结构中器件的数量为一个输入变换模块、一个输出变换模块和公共变换模块。通过变换模块的共用，减少了MMC电路结构中的变换模块的数量，进而减少了MMC电路结构的体积，降低MMC电路结构的器件功耗，增强了MMC的适用性。
在一些可行的实施方式中，上述公共变换模块中包含M个子变换模块。如图5，图5为本发明实施例提供的MMC的另一结构示意图。假设输入回路包含的变换模块为N个，则可将输入回路包含的N个模块中除了输入变换模块91(如图5中的开关模块(英文：switchmodule，SM)A1)之外的(N-1)个模块合并为公共变换模块93，即M＝N-1。此时，公共变换模块93包含(N-1)个子变换模块，使得MMC电路结构中器件的数量为一个输入变换模块、一个输出变换模块和公共变换模块的(N-1)个子变换模块，即，MMC电路结构中的器件数量为(N+1)个。若N为2，即M等于1，则上述公共变换模块93为一个变换模块。若N大于2，即M大于1，则上述公共变换模块93中包含的(N-1)个子变换模块通过串联连接。其中，第一个子变换模块(即(N-1)个子变换模块中的第一子变换模块，如图5中的SM2)的输入端作为公共变换模块93的公共输入端连接输入变换模块91的输出端和输出变换模块92的输入端。SM2的输出端连接下一级子变换模块(即(N-1)个子变换模块中的第二子变换模块，如图5中的SM3)的输入端。上述(N-1)个子变换模块中的最后一个(即(N-1)个子变换模块中的第三子变换模块，如图5中的SMn)的输出端作为公共变换模块93的公共输出端连接公共网络(即电源)，SMn的输入端连接上一级子变换模块(即第(N-1)个子变换模块)的输出端。具体实现中，若N＝3，则公共 变换模块93仅包含两个子变换模块，此时，上述第二子变换模块为空。第一子变换模块的输入端作为公共变换模块的公共输入端，其输出端连接第三子变换模块的输入端。第三子变换模块的输出端作为公共变换模块的公共输出端。
具体实现中，上述图5中的各个变换模块，包括输入变换模块和输出变换模块为全桥子模块，公共变换模块中的各个子变换模块均为全桥子模块。其中，如图6，图6是全桥子模块的一结构示意图。全桥子模块由4个功率开关管T1’、T2’、T3’和T4’，以及电容器Ci’组成。通过控制T1’、T2’、T3’和T4’的通断，实现对电容器Ci’的充电。如图7，图7是全桥子模块的另一结构示意图。全桥子模块由4个带反并联二极管的功率开关管T1’、T2’、T3’和T4’，以及电容器Ci’组成。T1’的第一网络(如发射极)与T2’的第二网络(如集电极)相连并且连接端作为全桥子模块的输入端Vi1’，T3’的第一网络与T4’的第二网络连接并且连接端作为全桥子模块的输出端Vi2’，T1’的第二网络与C’正极、T3’的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块的储能滤波单元输出端，T2’的第一网络与C’的负极、T4’的第一网络相连并且连接端作为全桥子模块的储能滤波单元输入端。即，全桥子模块中包含储能滤波单元，该储能滤波单元为电容C’，电容C’的正极为储能滤波单元输出端，电容C’负极为储能滤波单元输入端。
其中，若T1’、T2’、T3’和T4’为绝缘栅双极型晶体管(英文：Insulated GateBipolar Transistor)，IGBT)，则T1’、T2’、T3’和T4’的第一网络可为T1’、T2’、T3’和T4’的发射极，T1’、T2’、T3’和T4’的第二网络可为T1’、T2’、T3’和T4’的集电极。若T1’、T2’、T3’和T4’为金属氧化物半导体场效应晶体管(英文：metallic oxide semiconductor fieldeffecttransistor，MOSFET)，则T1’、T2’、T3’和T4’的第一网络可为T1’、T2’、T3’和T4’的源极，T1’、T2’、T3’和T4’的第二网络可为T1’、T2’、T3’和T4’的漏极。即，T1’、T2’、T3’和T4’的第一网络和第二网络可根据具体器件类型确定，在此不做限制。本发明实施例中描述的其他各个功率开关管的第一网络和第二网络也类似，下面不再赘述。
其中，以N为2为例，如图8，图8为MMC的另一结构示意图。输入变换模块为全桥子模块1，全桥子模块1由4个带反并联二极管的功率开关管T11、T21、T51和T61，以及电容器C1组成。输出变换模块为全桥子模块2，全桥子模块B由4个带反并联二极管的功率开关管T12、T22、T52和T62，以及电容器C2组成。其中，T51的第一网络(如发射极)与T61的第二网络(如集电极)连接并且连接端作 为全桥子模块1的输出端，T52的第一网络(如发射极)与T62的第二网络(如集电极)连接并且连接端作为和全桥子模块2的输入端。即，输入变换模块的全桥子模块1的输出端和输出变换模块的全桥子模块2的输入端相互连接，并连接公共变换模块的输入端。可进一步节省MMC的器件数量，减小MMC的电路结构体积。此外，T11的第一网络与T21的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块1的输入端，T11的第二网络与C1正极、T51的第二网络相连，T21的第一网络与C1的负极、T61的第一网络相连，C1的正极连接点作为全桥子模块1的储能滤波单元输出端。其中，上述储能滤波单元可为C1，储能滤波单元输出端可为C1的正极。T12的第一网络与T22的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块2的输出端，T12的第二网络与C2正极、T52的第二网络相连，T22的第一网络与C2的负极、T62的第一网络相连，C2的正极连接点作为全桥子模块2的储能滤波单元输出端。即，全桥子模块1和全桥子模块2的储能滤波单元输出端相连，作为全桥子模块的公共网络连接端，上述全桥子模块的公共网络连接端具体可为MMC的直流母线的正极Vdc+。
在图8中，公共变换模块为全桥子模块C。全桥子模块C作为输入回路的变换模块，其输入端连接全桥子模块1的输出端，其输出端通过电感连接Vin的第二网络和Vout的第二网络。全桥子模块1的输入端连接Vin的第一网络。全桥子模块C作为输出回路的变换模块，其输出端连接全桥子模块2的输入端,输入端通过电感连接Vin的第二网络和的Vout第二网络。全桥子模块2的输出端连接Vout的第一网络。其中，Vin的第一网络可为Vin的输出端，如Vin的正极；Vin的第二网络可为Vin的输入端，如Vin的负极。Vout的第一网络可为Vout的输出端，如Vout的正极，
Vout的第二网络可为Vout的输入端，如Vout的负极。
进一步的，在一些可行的实施方式中，输入变换模块和输出变换模块均为全桥子模块时，输入变换模块和输出变换模块中的器件也可以共用，更进一步地实现器件的共享。如图9，图9为MMC的另一结构示意图。如图所示输入变换模块为全桥子模块A，全桥子模块A由4个带反并联二极管的功率开关管T11、T21、T31和T41，以及电容器C1组成。输出变换模块为全桥子模块B，全桥子模块B由4个带反并联二极管的功率开关管T12、T22、T31和T41，以及电容器C2组成。
其中，T31的第一网络(如发射极)与T41的第二网络(如集电极)连接并且连接端作为全桥子模块A的输出端和全桥子模块B的输入端。即，输入变换模块和 输出变换模块的全桥子模块可共用功率开关管T31和T41，可进一步节省MMC的器件数量，减小MMC的电路结构体积。此外，T11的第一网络与T21的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块A的输入端，T11的第二网络与C1正极、T31的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块A的储能滤波单元输出端，T21的第一网络与C1的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为全桥子模块A的储能滤波单元输入端。T12的第一网络与T22的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块B的输出端，T12的第二网络与C2正极、T31的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块B的储能滤波单元输出端，T22的第一网络与C2的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为全桥子模块B的储能滤波单元输入端。即，全桥子模块A和全桥子模块B的储能滤波单元输出端相连。
在图9中，公共变换模块为全桥子模块C。其中，全桥子模块C的输入端连接T31的第一网络和T41的第二网络的连接端。即，全桥子模块C作为输入回路的变换模块，其输入端连接全桥子模块A的输出端，其输出端通过电感连接Vin的第二网络和Vout的第二网络。全桥子模块A的输入端连接Vin的第一网络。全桥子模块C作为输出回路的变换模块，其输出端连接全桥子模块B的输入端,输入端通过电感连接Vin的第二网络和的Vout第二网络。全桥子模块B的输出端连接Vout的第一网络。
在本发明实施例中，如图10，图10是MMC的工作原理示意图。MMC的输入电压为一个阶梯状正弦波形电压，下面将以正弦波形电压的正半周电压为例进行说明，以N＝6为例进行说明。本发明实施例提供的MMC的输入回路由输入变换模块和公共变换模块两种模块组成，输出回路有输出变换模块和输入变换模块两种模块组成。其中，在输入回路中，输入变换模块和公共变换模块承担不同的作用。同理，在输出回路中，输出变换模块和公共变换模块承担不同的作用。下面输入变换模块或者输出变换模块均以“变换模块”为例，公共变换模块将以“公共模块”为例进行说明。
变换模块:通过高频开关变化产生1/N*bus的高频变化量，通过控制占空比的大小调节输入电压变化量或者输出电压变化量。其中，输入变化量或者输出电压的变化量最小为零,最大为1/N*bus。
公共模块:通过低频开关变化决定输入/输出电压的工作区间范围,调节输入/输出电压的起点电压量。其中，输入/输出电压的起点电压量最小为零,最大 为(N-1)/N*bus。
输入/输出回路的输出电压＝起点电压(公共模块决定)+电压变化量(变换模块决定)。
如图10所示，整个正半周电压被分成6个区间(I～VI)，公共模块决定电路工作在I～IV六个区间其中一个区间，变换模块则决定在该区间内的高频变化量。其中，公共模块包含N个子变换模块，N个子变换模块中接入输入回路或者输出回路中的子变换模块的数量决定了电路工作在I～IV六个区间其中一个区间。
以区间I和区间VI为例说明如下:
工作区间I：通过公共模块开关控制，无公共桥臂接入电路(即公共模块的所有子变换模块都没接入电路)，即电路输出起点为零，整个电路输出电压由变换模块决定。此时电路输出范围为0～1/6*bus,由于区间I的电压值最小，0～1/6*bus可以满足输出电压。
工作区间VI：通过公共模块开关控制，所有公共桥臂(即公共模块的所有子变换模块)都被接入电路，即电路输出起点为5/6*bus，在此基础上叠加变换模块的0～1/6*bus。即整个电路输出电压由公共模块和变换模块共同决定，此时电路输出范围为5/6*bus～6/6*bus，由于区间IV的电压值最大，5/6*bus～6/6*bus可以满足输出电压。
II～V工作原理相同，总结如下:
工作区间I：电路输出起点为0，输出电压范围为0～1/6*bus；
工作区间II：电路输出起点为1/6*bus，输出电压范围为1/6*bus～2/6*bus；
工作区间III：电路输出起点为2/6*bus，输出电压范围为2/6*bus～3/6*bus；
工作区间IV：电路输出起点为3/6*bus，输出电压范围为3/6*bus～4/6*bus；
工作区间V：电路输出起点为4/6*bus，输出电压范围为4/6*bus～5/6*bus；
工作区间VI：电路输出起点为5/6*bus,输出电压范围为5/6*bus～6/6*bus。
电压负半周工作原理与上述正半周相同,在此不重复描述。
需要说明的是，在本发明实施例中，输入回路和输出回路共用公共变换模块，公共变换模块的子模块数量需要根据输出回路的输出电压需求确定，输入电压的相位需要有输出电压决定，因此，输入回路的电压和输出回路的电压需要保证为同相电压。本发明实施例通过公共变换模块(也称公共桥臂)实现输入回路(也成整流回路)和输出回路(也称逆变回路)的模块共用，即，输入 回路和输出回路有公共的回路，可减少MMC的器件数量，降低MMC的器件功耗。
参见图2，在现有技术中，整流回路由SMA1、SMA2、…、SMAn等N个模块组成，逆变回路由SMU1、SMU2、…、SMUn等N个模块组成。整流回路和逆变回路中各个模块的连接关系相似，下面将以整流回路为例对各个模块的连接关系及分压方式进行描述。
如图2，整流回路中的第一个输入变换模块(即SMA1)的输入端(如图2中的端1-1)通过电感连接输入电压端Vin的输出端，SMA1的储能滤波单元输出端(如图2中的端1-3)连接SMU1的储能滤波单元输出端，SMA1的输出端(如图2中的端1-2)连接下一级变换模块(即SMA2)的输入端(如图2中的端2-1)。SMA1的下一级输入变换模块(即SMA2)的输出端(如图2中的端2-2)连接其下一级变换模块(如SMA3)的输入端(如图2中的端2-1)，依次连接实现各个模块的串联。最后一级输入变换模块(如图2中的SMAn)的输入端连接上一级输入变换模块的输出端，SMAn的输出端连接输入电压端Vin的输入端，SMAn的储能滤波单元输入端连接SMUn的储能滤波单元输入端。若N为2，SMA2的输入端连接SMA1的输出端，SMA2的输出端通过电感连接输入电压端Vin的第二网络，SMA2的网络端连接公共网络。
具体实现中，以N为2为例，如图11，图11为现有MMC的另一结构示意图。若图2所示的现有结构中整流回路和逆变回路中各个输入变换模块均采用全桥子模块，则可得到如图11所示的MMC结构。其中，整流回路中各个变换模块串联，逆变回路中各个变换模块也串联。图11所示的MMC电路结构中，全桥子模块的数量为2N个(N为2)，单个全桥子模块中包含的功率开关管的数量为4，因此，MMC电路结构中器件数量较多。N越大，电路结构中的器件数量越大，电路结构体积越大，MMC工作时器件功耗大，适用性低。综上可知，现有技术中，MMC包含的模块个数为2N，N为大于或者等于2的整数。本发明实施例提供的MMC包含的模块个数为(N+1)，远少于图2中所示的2N。其中，N越大，(N+1)与2N的数量差距越大。
在一些可行的实施方式中，图4所示的本发明实施例提供的MMC中各个模块也可采用半桥子模块，即输入变换模块和输出变换模块为半桥子模块，公共变换模块中的各个子变换模块均为半桥子模块。
如图12，图12是半桥子模块的一结构示意图。半桥子模块由2个带反并联二极管的功率开关管T1和T2，以及电容器C(如图中Ci)组成。其中，Vi1(即两个开关管的连接端)为半桥子模块的输入端(或者输出端)，Vi2(即电容器Ci的负极连接端)为半桥子模块的输出端(或者输入端)，通过控制T1和T2的通断，实现对电容器Ci的充电。此外，电容器Ci的正极连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输出端，其中，电容器Ci为半桥子模块的储能滤波单元。
如图13，图13是半桥子模块的一结构示意图。半桥子模块由2个带反并联二极管的功率开关管T1和T2，以及电容器C(如图中Ci)组成。其中，Vi1(即电容器Ci的正极连接端)为半桥子模块的输入端(或者输出端)，Vi2(即两个开关管的连接端)为半桥子模块的输出端(或者输入端)，通过控制T1和T2的通断，实现对电容器Ci的充电。此外，电容器Ci的负极连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输入端，其中，电容器Ci为半桥子模块的储能滤波单元。
具体实现中，图12所示的半桥子模块适用于整流正半周和逆变负半周的电路结构中电流的输入和输出关系，图13所示的半桥子模块适用于整流负半周和逆变正半周的电路结构中电流的输入和输出关系，具体可根据实际应用场景需求确定，在此不做限制。下面将结合图14，以图12所示的半桥子模块为了进行具体说明。图14是半桥子模块的另一结构示意图。如图14，半桥子模块的T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为半桥子模块的输入端Vi1，T1的第二网络与C正极相连并且连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输出端Vi3，T2的第一网络与Ci的负极相连并且连接端作为半桥子模块的输出端Vi2。
参见图15，图15为MMC的另一结构示意图。图15所示的电路结构中各个模块采用半桥子模块，输入回路包括输入正半周回路和输入负半周回路，输入正半周回路和输入负半周回路的结构相同，下面将以输入正半周回路为例进行说明。输出回路也包括输出正半周回路和输出负半周回路，其中，输出正半周回路和输出负半周回路的电路结构也相同，下面将以输出正半周回路为例进行说明。其中，输出正半周回路对应于输入正半周回路，输出正半周回路和输入正半周回路分别包含两者之间的公共回路。
具体实现中，输入变换模块包括第一输入变换模块1311(如图15中的SMA1+)和第二输入变换模块1312(如图15中的SMA1-)，其中，第一输入变 换模块1311即为输入正半周回路中包含的输入变换模块，第二输入变换模块1312即为输入负半周回路中包含的输入变换模块。公共变换模块包括第一公共变换模块1331和第二公共变换模块1332，其中，第一公共变换模1331即为输入正半周回路中包含的公共变换模块，第二公共变换模块1332即为输入负半周回路中包含的公共变换模块。输出变换模块包括第一输出变换模块1321和第二输出变换模块1322，其中，第一输出变换模块1321即为输出正半周回路中包含的输出变换模块，第二输出变换模块1322即为输出负半周回路中包含的输出变换模块。第一输入变换模块1311和第一公共变换模块1331组成输入正半周回路，第二输入变换模块1312和第一公共变换模块1332组成输入负半周回路。第一输出变换模块1321和第一公共变换模块1331组成输出正半周回路，第二输出变换模块1322和第一公共变换模块1332组成输出负半周回路。
具体实现中，上述第一输入变换模块1331的输入端连接Vin的第一网络(即Vin的正极，下述Vin的第二网络为Vin的负极)，第一输入变换模块1331的输出端与第一输出变换模块1321的输入端连接，并连接第一公共变换模块1331的第一公共输入端，第一输入变换模块1311的储能滤波单元输出端和第一输出变换模块1321的储能滤波单元输出端连接公共网络的第一公共网络端，第一输出变换模块1331的输出端连接Vout的第一网络(即Vout的正极，下述Vout的第二网络为其负极)，第一公共变换模块1331的第一公共输出端接地。第二输入变换模块1312的输出端连接Vin的第二网络，第二输入变换模块1312的输入端与第二输出变换模块1322的输出端连接，并连接第二公共变换模块1332的第二公共输出端，第二输入变换模块1312的储能滤波单元输入端和第二输出变换模块1322的储能滤波单元输入端连接，第二输出变换模块1322的输入端通过电感连接Vout的第二网络，第二公共变换模块1332的第二公共输入端接地。
具体实现中，第一公共变换模块1331和第二公共变换模块1332均可包含一个或者多个子变换模块，即M个子变换模块，其中，M为大于或者等于2的整数。如图15所示，输入正半周回路中的SMA1+的输入端(如图中的端11)通过电感连接输入电压端Vin的第一网络，SMA1+的储能滤波单元输出端(如图1中的端13)连接SMU1+的储能滤波单元输出端(图中未示出)。SMA1+的输出端(如图中的端12)连接第一公共变换模块1331的公共输入端，具体可为下一级变换模块(即SMA2+)的输入端(如图中的端21)。其中，在整流正半周 回路中，第一公共变换模块1331的输出端为接地端。整流负半周回路的第二公共变换模块1332的公共输入端接地，即整流正半周回路和整流负半周回路的接地端为公共连接端。需要说明的是，在整流正半周回路中，第一公共变换模块1331中的最后一个变换模块(即SMAn+)的输出端接地，在整流负半周回路中，第二公共变换模块1332最后一个变换模块(即SMAn-)的输出端接地，输入端连接上一个变换模块(即SMA(n-1)-)的输出端)。SMA1+的下一级输入变换模块(即SMA2+)的输出端(如图中的端22)连接下一级变换模块(如SMA3+)的输入端(如图中的端21)，依次连接实现各个模块的串联。需要说明的是，若N为2，SMA2+的输入端连接SMA1+的输出端，SMA2+的输出端接地。
需要说明的是，如图15，在输入正半周回路和输入负半周回路中，输入电流为顺时针方向流动，即从上往下流动。例如，在整流正半周回路中，电流由SMA1+流向SMAn+，在整流负半周回路中，电流由SMAn-流向SMA1-。在输出正半周回路和输出负半周回路中，输入电流为逆时针方向流动，即从下往上流动。例如，在输出正半周回路中，电流由SMUn+流向SMU1+，在输出负半周回路中，电流由SMU1-流向SMUn-。
参见图16，图16为MMC的另一结构示意图。上述各个模块均采用半桥子模块，其中，N为2。在图16所示的结构中，第一输入变换模块1311的半桥子模块的储能滤波单元输出端与第一输出变换模块1321的半桥子模块的储能滤波单元输出端相连，即，第一输入变换模块1311与第一输出变换模块1321的半桥子模块的储能滤波单元输出端为公共点(即电容器的正极相连)。第一输入变换模块1311的半桥子模块的输出端与第一输出变换模块1321的半桥子模块的输入端相连，并连接第一公共变换模块的第一公共输入端。第二输入变换模块1312的半桥子模块的储能滤波单元输入端与第二输出变换模块1322的半桥子模块的储能滤波单元输入端相连，即第二输入变换模块1312与第二输出变换模块1322的半桥子模块的储能滤波单元输入端为公共点(即电容器的负极相连)。第二输入变换模块1312的半桥子模块的输入端与第二输出变换模块1322的半桥子模块的输出端相连，并连接第二子公共变换模块1332的第二公共输出端。
图15所示的电路结构中包含的器件为2个输入变换模块(包括第一输入变换模块和第二输入变换模块)和2个输出变换模块(包括第一输出变换模块和第二输出变换模块)和2个公共变换模块(包括第一公共变换模块和第二公共 变换模块)等6个模块。若2个公共变换模块分别包含(N-1)个子变换模块，则MMC电路结构中包含的器件数量为(2N+2)。
参见图1，在现有技术中，MMC的整流正半周回路由SMA1+、SMA2+、…、SMAn+等N个模块组成，整流负半周回路由SMA1-、SMA2-、…、SMAn-等N个模块组成，输出正半周回路由SMU1+、SMU2+、…、SMUn+等N个模块组成，输出负半周回路由SMU1-、SMU2-、…、SMUn-等N个模块组成。
具体实现中，以N为2为例，如图17，图17为现有的MMC的另一结构示意图。整流正半周回路中各个输入变换模块均为半桥子模块，并且各个输入变换模块串联。整流负半周回路中各个输入变换模块也均为半桥子模块，并且各个输入变换模块串联。图6所示的MMC电路结构中，半桥子模块的数量为4N个，器件数量多，电路结构体积大，MMC工作时器件功耗大，适用性低。由上可知，现有的MMC中包含的模块个数为4N，N为大于或者等于2的整数。由于N为大于或者等于2的整数，因此本发明实施例提供的MMC电路结构中，器件的数量为
(2N+2)，远小于图1所示的电路结构中包含的器件数量4N。N越大，则两者之间的差距越大。本发明实施例提供的MMC结构大大减少了器件的数量，降低了电路结构的器件消耗和电路结构的设计难度，适用性高。
在图16中，第一公共变换模块和第二公共变换模块均可为一个半桥子模块，并且均为输入回路(输入正半周回路和输入负半周回路)与输出回路(输出正半周回路和输出负半周回路)的公共回路。在输入回路中，输入变换模块分担输入变换回路处理得到的直流母线电压Vdc的1/N，输入变换模块与公共变换模块分开，通过输入变换模块决定直流母线电压Vdc的电压变化幅度，并通过公共变换模块决定直流母线电压Vdc的电压起点。其中，输入变换模块保证直流母线电压Vdc的电压变化幅度为1/N，即，阶梯状正弦波形电压的单个阶梯高度。公共变换模块中包含的子变换模块的数量决定着直流母线电压Vdc的电压起点在哪个阶梯高度，其中，公共变换模块中包含的子变换模块增加一个则可使得直流母线电压Vdc的电压起点增高1/N。同理，在输出回路中，输出变换模块保证输出电压的电压变化幅度为1/N，即，阶梯状正弦波形电压的单个阶梯高度。公共变换模块中包含的子变换模块的数量决定着输出电压的电压起点在哪个阶梯高度，其中，公共变换模块中包含的子变换模块增加一个则可使得输出电压的电压起点增高1/N。
其中，上述输入正半周回路的电压正半周工作原理与上述全桥子模块对应的输入回路中的电压正半周工作原理相同，输入负半周回路的电压负半周工作原理与上述全桥子模块对应的输入回路中的电压负半周工作原理相同,在此不重复描述。上述输出正半周回路的电压正半周工作原理与上述全桥子模块对应的输出回路中的电压正半周工作原理相同，输出负半周回路的电压负半周工作原理与上述全桥子模块对应的输出回路中的电压负半周工作原理相同,在此不重复描述。
需要说明的是，在本发明实施例中，输入回路和输出回路共用公共变换模块(第一子公共变换模块或者第二子公共变换模块)，公共变换模块的子模块数量需要根据输出回路的输出电压需求确定，输入电压的相位需要有输出电压决定，因此，输入回路的电压和输出回路的电压需要保证为同相电压。本发明实施例通过公共变换模块(也称公共桥臂)实现输入回路(也成整流回路)和输出回路(也称逆变回路)的模块共用，即，输入回路和输出回路有公共的回路，适用于采用半桥子模块的电路结构，可减少MMC的器件数量，降低MMC的器件功耗。
本发明的说明书、权利要求书以及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”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者单元的过程、方法、***、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者单元，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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种模块化多电平变换器，其特征在于，包括：输入变换模块、输出变换模块和公共变换模块；
所述输入变换模块和所述公共变换模块组成模块化多电平变换器MMC的整流回路，所述输入变换模块用于调节所述整流回路的输出电压的电压变化量，所述公共变换模块用于在所述整流回路中调节所述整流回路的输出电压的起点电压量；
所述输出变换模块和所述公共变换模块组成所述MMC的逆变回路，所述输出变换模块用于调节逆变回路的输出电压的电压变化量，所述公共变换模块用于在所述逆变回路中调节所述逆变回路的输出电压的起点电压量；
所述输入变换模块的输入端连接输入电压端Vin的输出端，所述输入变换模块的输出端连接所述公共变换模块的公共输入端，所述输入变换模块的储能滤波单元输出端连接所述输出变换模块的储能滤波单元输出端；
所述输出变换模块的输入端连接所述公共变换模块的公共输入端，所述输出变换模块的输出端连接输出电压端Vout的输入端；
所述公共变换模块的公共输出端连接所述Vin的输入端和所述Vout的输出端。
2.如权利要求1所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述公共变换模块包含M个子变换模块，所述M为大于或者等于2的整数；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述公共变换模块的公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述公共变换模块的公共输出端。
3.如权利要求2所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述公共变换模块中的各个子变换模块均为全桥子模块；
所述全桥子模块由功率开关管T1’、T2’、T3’和T4’，以及电容器Ci’组成；
其中，T1’的第一网络与T2’的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块的输入端，T3’的第一网络与T4’的第二网络连接并且连接端作为全桥子模块的输出端，T1’的第二网络与Ci’正极、T3’的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块的储能滤波单元输出端，T2’的第一网络与Ci’的负极、T4’的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块的储能滤波单元输入端。
4.如权利要求3所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述输入变换模块和所述输出变换模块为所述全桥子模块，或所述输入变换模块为全桥子模块A且所述输出变换模块为全桥子模块B，所述全桥子模块A由功率开关管T11、T21、T31和T41，以及电容器C1组成；
所述全桥子模块B由功率开关管T12、T22、T31和T41，以及电容器C2组成；
其中，T31的第一网络与T41的第二网络连接并且连接端作为全桥子模块A的输出端和全桥子模块B的输入端；
T11的第一网络与T21的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块A的输入端，T11的第二网络与C1正极、T31的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块A的储能滤波单元输出端，T21的第一网络与C1的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块A的储能滤波单元输入端；
T12的第一网络与T22的第二网络相连并且连接端作为全桥子模块B的输出端，T12的第二网络与C2正极、T31的第二网络相连并且连接端作为所述全桥子模块B的储能滤波单元输出端，T22的第一网络与C2的负极、T41的第一网络相连并且连接端作为所述全桥子模块B的储能滤波单元输入端。
5.如权利要求1所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述输入变换模块包括第一输入变换模块和第二输入变换模块，所述输出变换模块包括第一输出变换模块和第二输出变换模块，所述公共变换模块包括第一公共变换模块和第二公共变换模块；
所述第一输入变换模块和所述第一公共变换模块组成所述MMC的整流正半周回路，所述第二输入变换模块和所述第二公共变换模块组成所述MMC的整流负半周回路；
所述第一输出变换模块和所述第一公共变换模块组成所述MMC的逆变正半周回路，所述第二输出变换模块和所述第二公共变换模块组成所述MMC的逆变负半周回路；
所述第一输入变换模块的输入端连接所述Vin的输出端，所述第一输入变换模块的输出端与所述第一输出变换模块的输入端连接，并连接所述第一公共变换模块的第一公共输入端，所述第一输入变换模块的储能滤波单元输出端和所述第一输出变换模块的储能滤波单元输出端相连，所述第一输出变换模块的输出端连接所述Vout的输入端，所述第一公共变换模块的第一公共输出端接地；
所述第二输入变换模块的输出端连接所述Vin的输入端，所述第二输入变换模块的输入端与所述第二输出变换模块的输出端连接，并连接所述第二公共变换模块的第二公共输出端，所述第二输入变换模块的储能滤波单元输入端和所述第二输出变换模块的储能滤波单元输入端相连，所述第二输出变换模块的输入端连接所述Vout的输出端，所述第二公共变换模块的第二公共输入端接地。
6.如权利要求5所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第一公共变换模块包含M个子变换模块，所述M为大于或者等于2的整数；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述第一子公共变换模块的第一公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述第一公共变换模块的第一公共输出端。
7.如权利要求5所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第二公共变换模块包含M个子变换模块；
所述M个子变换模块中的第一子变换模块的输入端作为所述第二公共变换模块的第二公共输入端，所述第一子变换模块的输出端连接所述M个子变换模块中的第二子变换模块的输入端，所述第二子变换模块的输出端作为所述第二公共变换模块的第二公共输出端。
8.如权利要求6或7所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第一输入变换模块和所述第一输出变换模块均为共负/正母线半桥子模块，所述第一公共变换模块中的各个子变换模块均为共负/正母线半桥子模块；
所述半桥子模块由功率开关管T1和T2，以及电容器C组成；
其中，T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为半桥子模块的输入端，T1的第二网络与C正极相连并且连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输出端，T2的第一网络与C的负极相连并且连接端作为半桥子模块的输出端。
9.如权利要求8所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第一输入变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输出端与所述第一输出变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输出端相连；
所述第一输入变换模块的半桥子模块的输出端与所述第一输出变换模块的半桥子模块的输入端相连，并连接所述第一公共变换模块的第一公共输入端。
10.如权利要求6或7所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第二输入变换模块和所述第二输出变换模块均为共负/正母线半桥子模块，所述第二公共变换模块中的各个子变换模块均为共负/正母线半桥子模块；
所述半桥子模块由功率开关管T1和T2，以及电容器C组成；
其中，T1的第一网络与T2的第二网络相连并且连接端作为半桥子模块的输出端，T1的第二网络与C正极相连并且连接端作为半桥子模块的输入端，T2的第一网络与C的负极相连并且连接端作为半桥子模块的储能滤波单元输入端。
11.如权利要求10所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述第二输入变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输入端与所述第二输出变换模块的半桥子模块的储能滤波单元输入端相连；
所述第二输入变换模块的半桥子模块的输入端与所述第二输出变换模块的半桥子模块的输出端相连，并连接第二公共变换模块的第二公共输出端。
12.一种不间断电源***，其特征在于，包括：电池、充电器、静态转换开关STS和如权利要求1-11任一项所述的模块化多电平变换器MMC；
所述电池用于在不间断电源UPS***的主路输入端Vin输入异常时为所述MMC提供输入，并通过所述MMC输出给负载供电；
所述充电器用于在所述UPS***的所述Vin输入正常时提供给所述MMC为所述电池充电；
所述STS用于在所述MMC输出异常时为所述UPS提供备用电源通道。
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