CN109830943A - 一种柔性直流电网故障限流控制***、方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性直流电网故障限流控制***、方法及应用。***包括极控制器、阀控制器和子模块数量控制模块，子模块数量控制模块用于实现子模块稳态投入数量和暂态投入数量的切换。方法包括在直流电网保护***检测到直流故障时，换流器投入暂态投入数量的子模块；在直流故障清除后，换流器投入稳态投入数量的子模块。当发生直流故障时，快速减小换流器桥臂投入的子模块数量，从而实现上、下桥臂输出的直流电压之和能够自动匹配由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值，最终达到限制直流故障电流，减小直流断路器开断电流大小的目的。

Description

一种柔性直流电网故障限流控制***、方法及应用

技术领域

本发明属于电力***输配电领域，更具体地，涉及一种柔性直流电网故障限流控制***、方法及应用。

背景技术

柔性直流电网技术在大规模可再生能源的汇集、输送和并网中都有较好的应用前景。对于我国而言，由于风电、光伏大规模开发利用的需要，采用架空线的柔性直流电网技术需求更为迫切。与电缆线路相比，架空线发生故障的概率大增。如何应对架空线路故障是当前制约柔性直流电网技术发展的主要技术瓶颈之一。当前，工程上应对柔性直流电网架空线路故障的方法是采用高速大开断容量的直流断路器被动清除直流故障。由于直流电网阻尼小、直流故障电流上升速度极快，使得故障线路直流断路器的开断电流大小一般高达此线路额定电流的5到10倍，从而对直流断路器的相关技术指标提出了极其严苛的要求，给直流断路器的制造难度和制造成本带来了巨大的挑战。由于在直流电网中直流断路器用量很多，使得直流电网的经济性较差，限制了直流电网的发展和建设。由于直流断路器的成本主要由其开断电流大小决定，因此可以通过充分利用换流器的控制能力，降低直流断路器的开断电流大小，从而达到降低直流断路器成本的目的。

降低直流断路器开断电流大小的一种方法是利用具备清除直流故障能力的换流器限制直流故障电流的增大。该方法的基本实施思路为：通过在换流器中采用适当的控制策略或者直接闭锁换流器来达到限制直流故障电流增长，减小直流断路器开断电流大小的目的。例如，专利201610907921.5公开了一种模块化多电平换流器的交直流解控制方法及其应用，其特征在于在发生直流故障时，快速减小换流器的直流电流控制器输出，进而实现限制直流故障电流，降低直流断路器开断电流大小的目的。该方法的存在两个局限性：局限性之一为，在发生高阻故障时，换流器的直流电压仍处于较高的水平，换流器仍具备传输部分直流功率的潜力，此时强迫将换流器输出的直流电压置零会导致换流器在故障期间全部失去传输有功功率的能力，降低了换流器或者直流电网的利用率。局限性之二为，这种方法只适应于特定类型的换流器，即对换流器的拓扑结构提出了严格的限制条件。只有在使用自身具备清除直流故障的能力的换流器(比如，子模块混合型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器等)时，才能使用这种方法。而对于不具备清除直流故障能力的换流器(比如，半桥型模块化多电平换流器、常规两电平电压源换流器等)，这种方法将不再适用。

可以看到，现有技术在限制直流故障电流、减小直流断路器开断电流大小等需求时都存在着一定的缺陷或者不足。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性直流电网故障限流控制方法，旨在解决直流故障电流增长过快、直流断路器开断电流过大导致直流断路器成本较高及其制造难度较大、直流电网经济性差的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种柔性直流电网故障限流控制***，包括极控制器、阀控制器和子模块数量控制模块，极控制器和阀控制器通过子模块数量控制模块连接；极控制器输出子模块稳态投入数量；子模块数量控制模块用于实现子模块稳态投入数量和暂态投入数量的切换；阀控制器输出子模块数量最终值。

按照本发明的另一个方面，提供了一种柔性直流电网故障限流控制方法，在直流故障发生前的稳态运行阶段，换流器桥臂内部需要投入的子模块数量(简称稳态投入数量)由换流器极控制器输出量计算得到。在直流故障期间，依据直流电网保护***是否检测到直流故障，桥臂内部需要投入的子模块数量将主动做出适当的切换。在直流故障发生后但直流电网保护***尚未检测到直流故障的过渡阶段，则换流器桥臂需要投入的子模块数量仍然保持为稳态运行阶段的稳态投入数量。一旦直流电网保护***检测到直流故障，则故障线路两端换流器内部的桥臂内部需要投入的子模块数量将由所述稳态投入数量主动切换为故障限流期间的暂态投入数量(简称暂态投入数量)。其中，所述故障限流期间的暂态投入数量由子模块电容电压额定值、换流器直流母线电压瞬时值和/或与所述直流母线相连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值共同确定。在直流故障清除后，将故障线路两端换流器桥臂内部需要投入的子模块数量从所述故障限流期间的暂态投入数量恢复至所述稳态运行阶段的稳态投入数量。

进一步地，稳态投入数量由极控制器输出的各个桥臂控制量除以子模块电容电压的额定值计算得到。其中，极控制器输出的各个桥臂控制量中的上桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再减去换流器直流母线电压额定值的一半计算得到。极控制器输出的各个桥臂控制量中的下桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再加上换流器直流母线电压额定值的一半计算得到。环流抑制控制器和交流电流矢量控制器均为公知知识。

进一步地，暂态投入数量由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值的一半除以子模块电容电压额定值计算得到。

通过实时计算出桥臂在故障限流期间的暂态投入数量后，便可以实时计算出与由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值相适应的换流器桥臂输出电压大小。

进一步地，换流器同一相内部的上、下桥臂在故障限流期间暂态投入的子模块数量保持相等，使得上、下桥臂在故障限流期间输出相同大小和方向的电压，并且上、下桥臂输出电压之和等于故障限流期间换流器输出的直流电压，也等于故障限流期间由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值。

进一步地，换流器为模块化多电平换流器，包括半桥型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器或子模块混合型模块化多电平换流器；其中子模块混合型模块化多电平换流器是指由半桥子模块、全桥子模块、中点箝位型子模块、双半桥串联子模块、双全桥串联子模块、箝位型双子模块、交叉连接双子模块、自阻型子模块以及二极管箝位型子模块中的任意两种子模块组合构成的混合型模块化多电平换流器。

进一步地，直流线路的直流电压包括直流极线对直流极线之间的直流电压、正极直流极线对地之间的直流电压、负极直流极线对地之间的直流电压、正极直流极线对金属回线之间的直流电压以及负极直流极线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

本发明中，模块化多电平换流器一旦接收到外部直流电网保护***发送的切换命令，便切换换流器桥臂需要投入的子模块数量，从而实现上、下桥臂输出的直流电压之和自适应于由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值，达到限制直流故障电流，减小直流断路器开断电流大小的目的，用于实现部分子模块具备输出负电压能力的模块化多电平换流器在直流故障下的不间断运行。对于由任意类型的模块化多电平换流器构建的柔性直流电网，在发生直流故障后，通过自适应地改变换流器桥臂投入的子模块数量来限制直流故障电流的增长，减小对直流断路器开断电流的大小需求，从而降低直流断路器的制造成本与制造难度的技术问题。

按照本发明的另一个方面，本发明提供一种柔性直流电网故障限流控制方法在柔性直流电网中的应用方法。直流电网保护***一旦检测到直流故障，立刻向故障线路两端的换流器发送紧急限流控制命令，同时也向故障线路上的直流断路器发送开断命令；而连接于非故障线路的换流器维持故障前的稳态控制模式不变，并且位于非故障线路上的直流断路器不动作。所述故障线路两端的换流器接收到紧急限流控制命令，便从稳态运行控制模式切换为紧急限流控制模式，快速切换换流器桥臂投入的子模块数量，从而限制直流故障电流。等待故障线路上的直流断路器成功开断故障电流以清除直流故障后，直流电网保护***向所述故障线路两端的换流器再一次发送控制模式切换命令，即使得所述故障线路两端的换流器从紧急限流控制模式恢复为稳态运行控制模式，换流器桥臂投入的子模块数量也将从暂态投入数量恢复至至稳态投入数量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明公开的方法在检测到直流故障发生后，故障线路两端的换流器依据不同的运行工况，主动切换换流器桥臂需要投入的子模块数量，从而实现换流器内部上、下桥臂输出的直流电压之和自适应于由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值，达到限制直流故障电流，减小直流断路器开断电流大小，降低直流断路器的技术难度和制造成本的目的；

(2)本发明提供的紧急限流控制方法不受柔性直流电网中换流器类型的限制，对于常见类型的模块化多电平换流器拓扑(包含半桥型模块化多电平换流器、子模块混合型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器)均适用。

附图说明

图1是现有技术的一种半桥型模块化多电平换流器的结构示意图；

图2是现有技术的一种由全桥型子模块和半桥型子模块构成的子模块混合型模块化多电平换流器的结构示意图；

图3是现有技术的一种由箝位型双子模块和半桥型子模块构成的子模块混合型模块化多电平换流器的结构示意图；

图4是现有技术的一种由全桥型子模块构成的模块化多电平换流器的结构示意图；

图5是现有技术柔性直流电网中的模块化多电平换流器的控制原理图；

图6为本发明实施例提供的一种柔性直流电网故障限流控制方法的控制原理图；

图7是本发明实施例提供的一种由半桥型模块化多电平换流器构成的三端柔性直流电网结构示意图；

图8至11是本发明实施例一提供的一种柔性直流电网故障限流控制方法在永久性金属性直流短路故障下仿真结果图；

其中图8为直流故障前后直流电网中换流器MMC1、MMC2、MMC3的直流母线电压；图9为故障前后换流器MMC3的A相上、下桥臂输出电压之和U_pa+na、以及与MMC3的直流母线连接的所有直流线路电压中的最小值U_dcflt；图10为故障前后MMC3的A相上、下桥臂需要投入的子模块数量最终值N_Ap、N_An和A相上、下桥臂在直流故障期间的暂态投入数量N_flt；图11为流过直流断路器CB32的的直流电流I_L32；

图12至13是本发明实施例二提供的一种柔性直流电网故障限流控制方法在永久性高阻直流短路故障下仿真结果图；

其中图12为高阻故障前后换流器MMC3的A相上、下桥臂输出电压之和U_pa+na、以及与MMC3直流母线连接的所有直流线路电压中的最小值U_dcflt；图13为高阻故障前后换流器MMC3的有功功率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种柔性直流电网故障限流控制方法，依据换流器不同的运行工况，主动切换换流器桥臂需要投入的子模块数量，从而实现换流器输出的直流母线电压自适应于外部直流母线电压以及直流线路电压中的最小值，达到限制直流故障电流，减小对直流断路器开断电流的大小需求，实现降低直流断路器的技术难度和制造成本的目的。

图1至图4为现有技术中典型的可适用于本发明所提出的柔性直流电网紧急限流控制的模块化多电平换流器拓扑结构。其中：

图1为半桥型模块化多电平换流器。换流器由三个相并联构成，每相由上、下桥臂和桥臂电感构成。其中，每个桥臂均由半桥子模块级联而成。

图2为由全桥子模块与半桥子模块构成的子模块混合型模块化多电平换流器，其每个桥臂均由多个半桥子模块与多个全桥子模块级联而成。

图3为由箝位型双子模块与半桥子模块构成的子模块混合型模块化多电平换流器，其每个桥臂均由多个半桥子模块与多个箝位型双子模块级联而成。

图4为全桥型模块化多电平换流器，其每个桥臂均由全桥子模块级联而成。

上述模块化多电平换流器的共同特征在于，可以通过改变桥臂投入的子模块数量实现快速改变其输出电压的目的。

本发明的控制方法适用于各种模块化多电平换流器。模块化多电平换流器一般应用于采用架空线的柔性直流电网，但本发明的控制方法应用不限于此，例如同样适用于采用直流电缆的架空柔性直流电网。

本发明各实施例所涉及的各主要变量或缩写的物理意义列于下表1中。

表1

图5是现有柔性直流电网中的模块化多电平换流器的典型控制方法，直流故障前后其桥臂需要投入的子模块数量N_{ref_Ap}、N_{ref_Bp}、N_{ref_Cp}、N_{ref_An}、N_{ref_Bn}、N_{ref_Cn}均由换流器的极控制器输出量V_{ref_Ap}、V_{ref_Bp}、V_{ref_Cp}、V_{ref_An}、V_{ref_Bn}、V_{ref_Cn}除以子模块电容电压额定值V_Cn得到，带来的问题是：直流故障期间桥臂投入的子模块数量较多，几乎维持在额定值附近，使得换流器输出的直流母线电压始终处于较高的水平，导致故障电流峰值较大，对直流断路器开断电流大小以及开断时间都提出了较高的要求。

图6为本发明一个实施例的控制方法所对应的控制原理图，该实施例控制方法中，换流器桥臂需要投入的子模块数量最终值分别定义为N_Ap、N_Bp、N_Cp、N_An、N_Bn、N_Cn。同时，该方法还引入了一个新的控制变量N_flt，该变量定义为换流器桥臂在直流故障期间需要投入的子模块数量。变量N_{ref_Ap}、N_{ref_Bp}、N_{ref_Cp}、N_{ref_An}、N_{ref_Bn}、N_{ref_Cn}定义为换流器桥臂在稳态运行时需要投入的子模块数量初值。换流器内部的阀控制器根据直流电网保护***发送过来的切换命令，判断换流器桥臂需要投入的子模块数量最终值N_Ap、N_Bp、N_Cp、N_An、N_Bn、N_Cn是否需要在稳态投入数量N_{ref_Ap}、N_{ref_Bp}、N_{ref_Cp}、N_{ref_An}、N_{ref_Bn}、N_{ref_Cn}以及暂态投入数量N_flt之间发生切换。图6中的控制变量V_dcflt定义为由换流器直流母线电压瞬时值V_dc以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值V_linei(i＝1…N，N为直流线路的个数)构成的一组电压序列中的最小值。通过先将V_dcflt乘以0.5，然后再将所得到的结果除以子模块电容电压额定值V_Cn后，便可计算得到桥臂在直流故障期间的暂态投入数量N_flt。

现有典型的换流器控制结构(如图图5)中的桥臂需要投入的子模块数量一般仅仅包含稳态投入数量N_{ref_Ap}、N_{ref_Bp}、N_{ref_Cp}、N_{ref_An}、N_{ref_Bn}、N_{ref_Cn}；而本发明实施例的控制方法除了包含稳态投入数量，还包含了用于直流故障期间的暂态投入数量N_flt。通过增加一个桥臂子模块投入数量的控制变量N_flt，从而使得柔性直流电网中的换流器能够依据不同的运行工况，调整桥臂需要投入的子模块数量最终值N_Ap、N_Bp、N_Cp、N_An、N_Bn、N_Cn，从而实现快速调整换流器输出的直流母线电压，并使得所述的桥臂的输出电压在直流故障期间能够自动匹配由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值，最终达到限制直流故障电流，减小直流断路器开断电流大小的目的。

图6中其余的“环流抑制控制器”，“PI控制器”，“电容均压控制与底层调制”均为公知技术，其技术细节不赘述。在实施例中，直流故障清除后，换流器桥臂需要投入的子模块数量最终值N_Ap、N_Bp、N_Cp、N_An、N_Bn、N_Cn将由暂态投入投入数量N_flt恢复至稳态投入数量N_{ref_Ap}、N_{ref_Bp}、N_{ref_Cp}、N_{ref_An}、N_{ref_Bn}、N_{ref_Cn}。

图7所示的三端单极性柔性直流电网用于仿真测试本发明所设计的柔性直流电网紧急限流控制方法的有效性。图7中半桥型MMC1、MMC2、MMC3的额定直流电压均为640kV，额定功率均为1000MW，每个桥臂均由20个半桥子模块串联而成。每个子模块的子模块电容大小均为0.651mF，子模块电容电压额定值均为32kV。线路限流电感L_dc大小为200mH。线路长度如图7中标注所示。正常运行时，MMC1控制直流电网电压，MMC2、MMC3用于控制直流电网传输的直流功率。MMC3的上网功率为1000MW，MMC1、MMC2的下网功率均为500MW。

t＝3.5s时刻，MMC3的限流电感出口处Flt32发生永久性双极金属性短路，故障电阻0.01Ω。直流故障发生后，直流电网保护***经过3ms检测到直流故障，并向故障线路line23两端的换流器MMC3、MMC2发送紧急限流控制命令。换流器MMC1维持原有的正常控制策略不变。仿真中直流断路器开断时间均设计为3ms。

图8为直流故障前后直流电网中换流器MMC1、MMC2、MMC3的直流母线电压。3.5s时刻发生金属性短路故障，经过3ms的检测延时，直流电网保护***向故障线路两端的换流器MMC2和MMC3发送紧急限流控制命令。MMC2和MMC3接收到控制命令后，迅速减小其桥臂的输出电压，从而将其直流母线电压U_dc2和U_dc3减小为零。而连接于非故障线路上的换流器MMC1则维持正常运行模式，因此故障期间MMC1的直流母线电压U_dc1始终维持在较高的水平。

图9所示为故障前后换流器MMC3的A相上、下桥臂输出电压之和U_pa+na、与MMC3的直流母线连接的所有直流线路电压中的最小值U_dcflt。3.5s时刻发生故障后，故障点电压迅速减小为零，从而使得U_dcflt也随之减小为零。在3.503s时刻，换流器MMC3接收到直流电网保护***发送的紧急限流控制命令，快速减小其桥臂输出的电压U_pa+na，从而实现限制直流故障限流的目的。

图10为故障前后MMC3的A相上、下桥臂需要投入的子模块数量最终值N_Ap、N_An和A相上、下桥臂在直流故障期间的暂态投入数量N_flt。在3.503s时刻之前，换流器MMC3并未接收到直流电网保护***发送的紧急限流控制命令，因此其桥臂需要投入的子模块数量N_Ap、N_An最终值仍然由极控制器的输出量决定。在3.503s时刻，MMC3进入紧急限流控制模式，N_Ap和N_An等于N_flt并迅速减小为零，从而使得桥臂输出的电压U_pa+na减小为零。在3.506s时刻，直流故障被清除，N_Ap和N_An从暂态投入数量N_flt重新恢复为由稳态投入数量N_{ref_Ap}、N_{ref_An}，换流器恢复正常运行状态。

图11为流过直流断路器CB32的直流电流I_L32。在3.506s时刻，直流断路器CB32成功开断。换流器无紧急限流控制时直流断路器开断电流大小为10kA左右，采用紧急限流控制时直流断路器开断电流大小为6.5kA左右。换流器采用紧急限流控制后，故障线路两端的换流器开断电流大小减小为原来的65％。可以看到，3.503s时刻，MMC3切换至紧急限流控制模式，故障线路直流电流几乎无明显上升，限流效果较为明显，进一步验证了本发明提供的紧急限流控制方法的有效性。

为了验证本发明提供的控制方法在不同类型线路故障下的有效性，本发明进一步将故障类型由金属性短路故障替换为高阻短路故障，故障电阻设置为100欧姆。其余仿真参数保持不变。

图12所示为高阻故障前后换流器MMC3的A相上、下桥臂输出电压之和U_pa+na、与MMC3直流母线连接的所有直流线路电压中的最小值U_dcflt。在3.503s时刻，换流器MMC3切换至紧急限流控制模式后，其桥臂输出的电压U_pa+na将会自动匹配故障点电压U_dcflt。由于本仿真算例中，MMC桥臂的子模块数量较少，U_pa+na与U_dcflt之间存在的小幅度电压误差是可以接受的。

图13所示为高阻故障前后换流器MMC3的有功功率。可以看到，在直流故障期间(3.5s至3.506s之间)，MMC3的有功功率从1000MW减小为900MW，表明直流故障期间MMC3仍然能够传输故障前功率的90％。

除非特别标明，本发明实施例所涉及的换流器均指模块化多电平换流器。

本发明提供的一种柔性直流电网故障限流控制***、方法及应用，用于解决对于由任意类型的模块化多电平换流器构建的柔性直流电网，在发生直流故障后，通过自适应地改变换流器桥臂投入的子模块数量限制直流故障电流的增长，减小对直流断路器开断电流的大小需求，从而降低直流断路器的制造成本与制造难度的技术问题。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性直流电网故障限流控制***，其特征在于，包括极控制器、阀控制器和子模块数量控制模块；所述极控制器和所述阀控制器通过所述子模块数量控制模块连接；

所述极控制器输出子模块稳态投入数量；

所述子模块数量控制模块用于实现子模块稳态投入数量和暂态投入数量的切换；

所述阀控制器输出子模块数量最终值。

2.一种柔性直流电网故障限流控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

在直流电网保护***检测到直流故障时，换流器投入暂态投入数量的子模块；

在直流故障清除后，换流器投入稳态投入数量的子模块。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稳态投入数量由极控制器输出的各个桥臂控制量除以子模块电容电压的额定值计算得到；其中，所述极控制器输出的各个桥臂控制量中的上桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再减去换流器直流母线电压额定值的一半计算得到；所述极控制器输出的各个桥臂控制量中的下桥臂控制量由交流电流矢量控制器的输出量先减去环流抑制控制器的输出量，然后再加上换流器直流母线电压额定值的一半计算得到。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述暂态投入数量为换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值的一半除以子模块电容电压额定值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述换流器同一相内部的上、下桥臂在故障限流期间暂态投入的子模块数量保持相等，使得上、下桥臂在故障限流期间输出相同大小和方向的电压，并且上、下桥臂输出电压之和等于故障限流期间换流器输出的直流电压，也等于故障限流期间由换流器直流母线电压瞬时值以及与该直流母线所连接的所有直流线路的直流电压的瞬时值构成的一组电压序列中的最小值。

6.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，所述换流器为模块化多电平换流器，包括半桥型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器或子模块混合型模块化多电平换流器；其中所述子模块混合型模块化多电平换流器是指由半桥子模块、全桥子模块、中点箝位型子模块、双半桥串联子模块、双全桥串联子模块、箝位型双子模块、交叉连接双子模块、自阻型子模块以及二极管箝位型子模块中的任意两种子模块组合构成的混合型模块化多电平换流器。

7.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，所述直流母线电压包括正极直流母线对负极直流母线之间的直流电压、正极直流母线对地之间的直流电压、负极直流母线对地之间的直流电压、正极直流母线对金属回线之间的直流电压以及负极直流母线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

8.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，所述直流线路的直流电压包括直流极线对直流极线之间的直流电压、正极直流极线对地之间的直流电压、负极直流极线对地之间的直流电压、正极直流极线对金属回线之间的直流电压以及负极直流极线对金属回线之间的直流电压中的任意一种。

9.一种柔性直流电网故障限流控制方法在柔性直流电网中的应用，其中所述柔性直流电网的换流器包括部分子模块具备输出负电压能力的模块化多电平换流器，所述部分子模块具备输出负电压能力的模块化多电平换流器均采用权利要求1至7任一项所述的控制方法进行控制。

10.根据权利要求9中所述的应用，包括在检测到直流故障时，向故障线路两端的换流器发送紧急限流控制命令，减小换流器桥臂投入的子模块数量，限制直流故障电流，同时向故障线路上的直流断路器发送开断命令，等待故障线路上的直流断路器成功清除直流故障后，向所述故障线路两端的换流器再一次发送控制模式切换命令，换流器桥臂投入的子模块数量恢复至稳态时的投入数量。