1.一种动态平衡式换流器系统,串联连接在输电线路中,所述换流器系统包括:换流链,包括N个子模块,所述N个子模块的交流端串联连接,N为大于等于1的整数,所述子模块包括并联连接的直流电容与功率单元,首端子模块的交流端与尾端子模块的交流端为换流链交流端,所述换流链交流端与所述输电线路串联连接;M个电力电子单元,所述电力电子单元的直流端与所述直流电容并联连接,M为大于等于1小于等于N的整数;K个平衡单元,连接相邻子模块的直流电容的正极或负极,K为大于等于1小于等于N的整数;所述电力电子单元用于为与其连接的子模块直流电容电压充电,在该子模块直流电容电压达到允许子模块工作的电压的情况下,该直流电容通过所述平衡单元向其他子模块充电,使所有子模块电容电压达到允许子模块工作的电压。
2.如权利要求1所述的换流器系统,其中,所述换流器系统还包括:P个隔离变压器,共包括M个副边绕组,所述隔离变压器的原边连接交流电源,所述副边绕组连接所述电力电子单元的交流端,P为大于等于1小于等于M的整数。
3.如权利要求2所述的换流器系统,其中,所述隔离变压器的外壳以所述交流电源的电位或所述输电线路的电位为参考电位;所述子模块的外壳以所述输电线路的电位为参考电位。
4.如权利要求3所述的换流器系统,其中,所述以所述输电线路的电位为参考电位的部分安装于固定平台,或固定在车辆的平台或者安装在已有的电力杆塔上,平台与地电位之间由绝缘子支撑。
5.如权利要求2所述的换流器系统,其中,所述交流电源为单相交流电源或三相交流电源,所述单相交流电源来自变电站的单相电源或一端取自输电线路A、B、C三相中的任意一相,另一端取自地电位或中性线。
6.如权利要求2所述的换流器系统,其中,所述隔离变压器为双绕组变压器或多绕组变压器。
7.如权利要求2所述的换流器系统,其中,所述隔离变压器包括逐级串联连接的多级变压器。
8.如权利要求2所述的换流器系统,其中,所述隔离变压器放置于真空或充满SF6气体或绝缘油的绝缘套管内。
9.如权利要求1所述的换流器系统,其中,所述换流器系统还包括:至少三个功率电阻,所述功率电阻的一端连接所述电力电子单元的交流端,所述功率电阻的另一端相互连接。
10.如权利要求1所述的换流器系统,还包括:电抗器,串联在所述换流链的交流端。
11.如权利要求1所述的换流器系统,还包括:串联变压器,所述串联变压器的副边与换流链交流端连接,所述串联变压器的原边与所述输电线路串联连接。
12.如权利要求1所述的换流器系统,所述功率单元包括:桥式电路,所述桥式电路包括:第一桥臂,包括串联连接的第一功率半导体器件与第二功率半导体器件;第二桥臂,包括串联连接的第三功率半导体器件与第四功率半导体器件;所述第一功率半导体器件的集电极和第三功率半导体器件的集电极与所述直流电容的正极连接,所述第二功率半导体器件的发射极和第四功率半导体器件的发射极与所述直流电容的负极连接,所述第一桥臂的中点和第二桥臂的中点引出作为所述功率单元的交流端,所述功率单元的交流端与所述子模块的交流端连接。
13.如权利要求1所述的换流器系统,还包括:第一旁路开关,所述第一旁路开关并联连接在所述换流链的交流端,所述第一旁路开关常闭,受控分合。
14.如权利要求1所述的换流器系统,所述子模块还包括:第二旁路开关,所述第二旁路开关并联连接在所述子模块的交流端,所述第二旁路开关常闭,受控分合。
15.如权利要求13或14所述的换流器系统,第一旁路开关或二旁路开关包括机械开关或/和由功率半导体器件构成的固态开关。
16.如权利要求1或14所述的换流器系统,所述平衡单元包括:第一端口,与相邻平衡单元的第二端口连接;第二端口,与另一相邻平衡单元的第一端口连接;第三端口,与所述子模块的直流电容的正极或负极连接。
17.如权利要求16所述的换流器系统,所述平衡单元还包括:第五功率半导体器件,连接在所述第一端口与所述第三端口之间;第六功率半导体器件,连接在所述第二端口与所述第三端口之间。
18.如权利要求17所述的换流器系统,所述平衡单元还包括:第三旁路开关,并联连接在所述第五功率半导体器件或/和第六功率半导体器件两端。
19.如权利要求18所述的换流器系统,所述第三旁路开关与第二旁路开关的开关状态保持一致。
20.如权利要求16所述的换流器系统,所述平衡单元还包括:二极管,所述二极管连接在所述第一端口与所述第三端口之间,所述第二端口和所述第三端口之间短接。
21.如权利要求16所述的换流器系统,所述平衡单元还包括:限流单元,所述限流单元连接在所述第一端口与所述第三端口,或/和所述第二端口与所述第三端口之间,所述限流单元包括电阻或/和电感。
22.如权利要求16所述的换流器系统,还包括:隔离开关,所述隔离开关连接在所述第三端口与所述直流电容的正极或负极之间。
23.如权利要求1所述的换流器系统,所述电力电子单元包括:桥式电路,将交流电变换为直流电,所述桥式电路包括功率半导体器件。
24.如权利要求1所述的换流器系统,所述子模块还包括:滤波单元,所述滤波单元串联在所述功率单元的交流端与所述子模块的交流端之间,所述滤波单元包括:L滤波器,包括第一滤波电感,串联连接在所述滤波单元的输入端与输出端之间;或LC滤波器,包括第二滤波电感和滤波电容,所述第二滤波电感串联连接在所述滤波单元的输入正端与输出正端之间,所述滤波电容并联连接在所述滤波单元的输出正端和输出负端之间;或LCL滤波器,包括第一滤波电感、第二滤波电感与滤波电容,所述第一滤波电感与所述第二滤波电感串联连接在所述滤波单元的输入正端和输出正端之间,所述滤波电容并联连接在所述第一滤波电感和所述第二滤波电感的连接点以及所述滤波单元的输出负端之间。
25.一种如权利要求1至24之任一项所述动态平衡式换流器系统的控制方法,当所述换流器系统启动前,所述控制方法包括:启动交流电源,使电力电子单元启动工作,与其连接的子模块直流电容电压升高,达到允许所述子模块工作的电压;先启动的子模块的直流电容通过平衡单元向其他子模块充电,直到所有子模块电容电压达到允许子模块工作的电压;控制各个子模块中的功率单元开始工作,进入运行状态。
26.如权利要求25所述的控制方法,其中,当所述换流器系统进入运行状态时,所述控制方法包括均压法或有功功率平衡法,所述均压法包括:当各个子模块的直流电容电压不均时,电压较高的子模块的直流电容通过平衡单元向电压较低的子模块的直流电容充电;或所述有功功率平衡法包括:当所述换流器系统的有功功率供给不足时,所有子模块的直流电容平均电压低于注入门槛值,电力电子单元启动,交流电源通过电力电子单元向所有子模块直流电容充电;当所述换流器系统的有功功率供给过剩时,所有子模块的直流电容平均电压高于耗能门槛值,电力电子单元启动,交流电源通过电力电子单元使所有子模块的直流电容放电,通过功率电阻消耗或回馈到隔离变压器原边。
27.如权利要求25所述的控制方法,其中,当所述换流器系统包括第一旁路开关、第二旁路开关时,所述控制各个子模块中的功率单元开始工作,进入运行状态之前,还包括:分开所述第一旁路开关和所述第二旁路开关。
28.一种如权利要求25至27之任一项所述的控制方法,当所述换流器系统还包括第三旁路开关时,所述控制方法还包括:在完成启动后,分开所述第三旁路开关。
29.一种如权利要求25至27之任一项所述的控制方法,当所述换流器系统还包括隔离开关时,所述控制方法还包括:在完成启动后,分开所述隔离开关;当重新启动或采用均压法或有功功率平衡法时,重新闭合所述隔离开关。