电压源型换流器、混合直流输电系统及其启动方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种电压源型换流器、混合直流输电系统及其启动方法。

背景技术：

目前，直流输电技术因具有较小的损耗、较易的调节性能和控制性能而得到广泛的应用，采用直流输电技术时，通常需要利用换流器将交流电转换为直流电进行输送，同时需要利用换流器将直流电转换为交流电，以便使用。现有技术中，换流器通常包括基于晶闸管的电网换相换流器(linecommutatedconverter，lcc)和基于全控型电力电子器件的电压源型换流器(voltagesourceconverter，vsc)，其中，采用电网换相换流器的高压直流输电技术(high-voltagedirectcurrent，hvdc)具有输送容量大、成本低等优点，但逆变侧的电网换相换流器通常容易受到交流电网的影响而造成换相失败；采用电压源型换流器的高压直流输电技术具有功率调节灵活、可向交流弱电网甚至无源电网进行供电等优点，但电压源型换流器的高压直流输电技术存在造价高、损耗相对较大等缺点。

鉴于上述原因，结合了电网换相换流器的高压直流输电技术和电压源型换流器的高压直流输电技术两种技术的优点的混合直流输电技术应用而生，受到广泛的关注。采用混合直流输电技术的混合直流输电系统同时包括电网换相换流器和电压源型换流器，在现有技术中，电压源型换流器中的功率子模块通常分为如下三种：半桥子模块、半桥子模块与直流线路串联二极管结合的模块以及全桥子模块，其中，电压源型换流器中的功率子模块为半桥子模块时，混合直流输电系统通常无法实现直流故障的自清除；电压源型换流器中的功率子模块为半桥子模块与直流线路串联二极管结合的模块时，混合直流输电系统通常无法实现功率反送；电压源型换流器中的功率子模块为全桥子模块时，混合直流输电系统通常损耗较大、输电容量较小。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电压源型换流器、混合直流输电系统及其启动方法，用于使混合直流输电系统具有直流故障自清除的能力、增强混合直流输电系统的功率传输方式的灵活性、降低混合直流输电系统的损耗、增加混合直流输电系统的输电容量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电压源型换流器，所述电压源型换流器包括多个功率子模块，所述功率子模块包括第一端、第二端、第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件、第三全控型电力电子器件、电容和二极管，其中，所述第一全控型电力电子器件的栅极、所述第二全控型电力电子器件的栅极、所述第三全控型电力电子器件的栅极分别与控制回路连接；所述第一全控型电力电子器件的发射极与所述第二全控型电力电子器件的集电极连接，且所述第一全控型电力电子器件的发射极与所述第二全控型电力电子器件的集电极均与所述第三全控型电力电子器件的集电极连接；所述第一全控型电力电子器件的集电极与所述电容的正极连接；所述第二全控型电力电子器件的发射极与所述电容的负极连接；所述第三全控型电力电子器件的发射极与所述第一端连接；所述第二全控型电力电子器件的发射极与所述第二端连接；所述二极管的数量为三个，所述第一全控型电力电子器件的集电极和发射极之间、所述第二全控型电力电子器件的集电极和发射极之间、所述第三全控型电力电子器件的集电极和发射极之间均反并联一个所述二极管。

优选地，所述第一全控型电力电子器件、所述第二全控型电力电子器件和所述第三全控型电力电子器件均为绝缘栅双极晶体管。

优选地，所述第一全控型电力电子器件、所述第二全控型电力电子器件和所述第三全控型电力电子器件均为pnp型晶体管或npn型晶体管。

优选地，所述控制回路的供电电源分别与所述电容的正极和负极连接。

优选地，所述控制回路的供电电源与连接对应的所述电压源型换流器的交流电网连接。

第二方面，本发明提供一种混合直流输电系统，所述混合直流输电系统包括电网换相换流器和如上述技术方案所述的电压源型换流器，所述电网换相换流器和所述电压源型换流器分别与所述混合直流输电系统的直流线路连接。

第三方面，本发明提供一种混合直流输电系统的启动方法，控制回路的供电电源分别与电容的正极和负极连接时，所述混合直流输电系统的启动方法包括：

使电网换相换流器解锁，电网换相换流器建立直流电压；

直流电压经直流线路传输至电压源型换流器的功率子模块，并给所述功率子模块的电容充电；

当所述功率子模块的电容的电压达到控制回路的供电电源的工作电压时，所述控制回路工作，所述控制回路控制所述功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，对所述电容进行可控充电，使所述电容的电压达到所述电容的额定电压，所述电压源型换流器解锁，所述混合直流输电系统启动。

第四方面，本发明提供一种混合直流输电系统的启动方法，控制回路的供电电源与连接对应的电压源型换流器的交流电网连接，所述混合直流输电系统的启动方法包括：

使电网换相换流器解锁，电网换相换流器建立直流电压；直流电压经直流线路传输至电压源型换流器的功率子模块，所述控制回路控制所述功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，对所述电容进行可控充电，使所述电容的电压达到所述电容的额定电压，所述电压源型换流器解锁，所述混合直流输电系统启动；

或者，

所述电压源型换流器的功率子模块利用与该电压源型换流器连接的交流电网，对所述功率子模块的电容进行不控充电；当不控充电完成后，所述控制回路控制所述功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，所述电压源型换流器通过定直流电压控制方式对所述电容进行可控充电；当所述电容的电压达到所述电容的额定电压时，所述电网换相换流器解锁，所述混合直流输电系统启动。

当将本发明提供的电压源型换流器应用于混合直流输电系统中时，当混合直流输电系统中的直流线路出现故障时，即混合直流输电系统出现直流故障时，通过控制回路控制第一全控型电力电子器件的导通与关断、第二全控型电力电子器件的导通与关断、及第三全控型电力电子器件的导通与关断，使功率子模块处于闭锁状态，以将直流线路与交流电网隔离，防止电压源型换流器连接的交流电网继续向直流线路输送电能。因此，与现有技术中电压源型换流器中的功率子模块采用半桥子模块相比，可以实现直流故障的自清除。

在本发明提供的电压源型换流器中，功率子模块仅包括三个全控型电力电子器件，与现有技术中电压源型换流器中的功率子模块采用全桥子模块相比，减少了功率子模块中全控型电力电子器件的使用数量，因而降低每个功率子模块的能耗，进而降低了电压源型换流器的损耗，进而降低混合直流输电系统的损耗，同时，在投入相同数量的功率子模块时，与现有技术中电压源型换流器中的功率子模块采用全桥子模块相比，增加了混合直流输电系统的输电容量。

在本发明提供的电压源型换流器中，功率子模块包括第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件、第三全控型电力电子器件、三个电容，通过控制回路对第一全控型电力电子器件的导通与关断、第二全控型电力电子器件的导通与关断、及第三全控型电力电子器件的导通与关断，实现电压源型换流器的功率正送功能和功率反送功能，同时，通过对电压源型换流器中多个功率子模块进行适应布置，可以实现电压源型换流器的单极结构、双极结构等，因此，与现有技术中电压源型换流器中的功率子模块采用半桥子模块与直流线路串联二极管结合的结构相比，提高了混合直流输电系统的功率传输方式的灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种混合直流输电系统的结构示意图；

图2为图1中功率子模块的结构示意图；

图3为图2中功率子模块处于闭锁状态时的工作模式图一；

图4为图2中功率子模块处于闭锁状态时的工作模式图二；

图5为图2中功率子模块处于投入状态时的工作模式图一；

图6为图2中功率子模块处于投入状态时的工作模式图二；

图7为图2中功率子模块处于切除状态时的工作模式图一；

图8为图2中功率子模块处于切除状态时的工作模式图二；

图9为本发明实施例提供的混合直流输电系统的启动方法的流程图一；

图10为本发明实施例提供的混合直流输电系统的启动方法的流程图二；

图11为本发明实施例提供的混合直流输电系统的启动方法的流程图三。

附图标记：

10-电压源型换流器，11-功率子模块，

20-电网换相换流器，30-直流线路，

40-交流电网，50-变压器，

t1-第一全控型电力电子器件，t2-第二全控型电力电子器件，

t3-第三全控型电力电子器件，d1-第一二极管，

d2-第二二极管，d3-第三二极管，

c-电容，p1-第一端，

p2-第二端。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的电压源型换流器、混合直流输电系统及其启动方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供的电压源型换流器10包括多个功率子模块11，功率子模块11包括第一端p1、第二端p2、第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2、第三全控型电力电子器件t3、电容c和二极管，其中，第一全控型电力电子器件t1的栅极、第二全控型电力电子器件t2的栅极、第三全控型电力电子器件t3的栅极分别与控制回路连接；第一全控型电力电子器件t1的发射极与第二全控型电力电子器件t2的集电极连接，且第一全控型电力电子器件t1的发射极与第二全控型电力电子器件t2的集电极均与第三全控型电力电子器件t3的集电极连接；第一全控型电力电子器件t1的集电极与电容c的正极连接；第二全控型电力电子器件t2的发射极与电容c的负极连接；第三全控型电力电子器件t3的发射极与第一端p1连接；第二全控型电力电子器件t2的发射极与第二端p2连接；二极管的数量为三个，第一全控型电力电子器件t1的集电极和发射极之间、第二全控型电力电子器件t2的集电极和发射极之间、第三全控型电力电子器件t3的集电极和发射极之间均反并联一个二极管。

需要说明的是，本发明实施例提供的电压源型换流器10可以应用于直流输电系统中，例如仅含电压源型换流器10的直流输电系统、包括电压源型换流器10和电网换相换流器20的混合直流输电系统，在本发明实施例中，以将电压源型换流器10应用于混合直流输电系统中为例进行说明。

举例来说，请继续参阅图1，本发明实施例提供的电压源型换流器10应用于混合直流输电系统中，电压源型换流器10包括多个功率子模块11，多个功率子模块11之间可以采用串联、并联或串并混联的方式连接。

请继续参阅图2，电压源型换流器10中的功率子模块11包括第一端p1、第二端p2、第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2、第三全控型电力电子器件t3、电容c和二极管。

其中，功率子模块11的第一端p1可以为输入端或输出端，功率子模块11的第二端p2也可以为输入端或输出端，且第一端p1为输入端时，第二端p2为输出端，第一端p1为输出端时，第二端p2为输入端。

第一全控型电力电子器件t1的栅极、第二全控型电力电子器件t2的栅极、第三全控型电力电子器件t3的栅极分别与控制回路连接，也就是说，第一全控型电力电子器件t1的导通与关断、第二全控型电力电子器件t2的导通与关断、第三全控型电力电子器件t3的导通与关断均受控制回路的控制。

第一全控型电力电子器件t1的发射极与第二全控型电力电子器件t2的集电极连接，且第一全控型电力电子器件t1的发射极和第二全控型电力电子器件t2的集电极均与第三全控型电力电子器件t3的集电极连接；第一全控型电力电子器件t1的集电极与电容c的正极连接；第二全控型电力电子器件t2的发射极与电容c的负极连接。也可以理解为，第一全控型电力电子器件t1与第二全控型电力电子器件t2串联；电容c并联在第一全控型电力电子器件t1的集电极与第二全控型电力电子器件t2的发射极之间，且电容c的正极与第一全控型电力电子器件t1的集电极连接，电容c的负极与第二全控型电力电子器件t2发射极连接；第三全控型电力电子器件t3的集电极与连接第一全控型电力电子器件t1的发射极和第二全控型电力电子器件t2的集电极的连线上。

第三全控型电力电子器件t3的发射极与第一端p1连接；第二全控型电力电子器件t2的发射极与第二端p2连接。也就是说，第一端p1为输入端，第二端p2为输出端时，第三全控型电力电子器件t3的发射极与功率子模块11的输入端连接，第二全控型电力电子器件t2的发射极与功率子模块11的输出端连接；第一端p1为输出端，第二端p2为输入端时，第三全控型电力电子器件t3的发射极与功率子模块11的输出端连接，第二全控型电力电子器件t2的发射极与功率子模块11的输入端连接。

功率子模块11中二极管的数量为三个，第一全控型电力电子器件t1的集电极和发射极之间、第二全控型电力电子器件t2的集电极和发射极之间、第三全控型电力电子器件t3的集电极和发射极之间均反并联一个二极管。举例来说，请继续参阅图2，功率子模块11包括三个二极管，分别为第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3，其中，第一二极管d1反并联设置在第一全控型电力电子器件t1的集电极和发射极之间，例如，请继续参阅图2，第一全控型电力电子器件t1为npn型晶体管，第一二极管d1的正极与第一全控型电力电子器件t1的发射极连接，第一二极管d1的正极与第一全控型电力电子器件t1的集电极连接；第二二极管d2反并联设置在第二全控型电力电子器件t2的集电极和发射极之间，例如，请继续参阅图2，第二全控型电力电子器件t2为npn型晶体管，第二二极管d2的正极与第二全控型电力电子器件t2的发射极连接，第二二极管d2的正极与第一全控型电力电子器件t1的集电极连接；第三二极管d3反并联设置在第三全控型电力电子器件t3的集电极和发射极之间，例如，请继续参阅图2，第三全控型电力电子器件t3为npn型晶体管，第三二极管d3的正极与第二全控型电力电子器件t2的发射极连接，第三二极管d3的正极与第三全控型电力电子器件t3的集电极连接。

当本发明实施例提供的电压源型换流器10中的功率子模块11工作时，通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1的导通与关断、第二全控型电力电子器件t2的导通与关断、及第三全控型电力电子器件t3的导通与关断，可以实现功率子模块11的闭锁状态、投入状态以及切除状态，下面根据输入功率子模块11的电流的方向具体分析功率子模块11分别处于闭锁状态、投入状态以及切除状态时的工作模式。

请参阅图3、图5和图7，假设功率子模块11的第一端p1为输入端，功率子模块11的第二端p2为输出端，此时，输入功率子模块11的电流由功率子模块11的第一端p1输入，由功率子模块11的第二端p2输出。请参阅图3，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3均关断时，电流则经功率子模块11的第一端p1输入，然后经第三二极管d3、第一二极管d1和电容c后，经功率子模块11的第二端p2输出，此时，对电容c的充电并不受第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3的控制，功率子模块11处于闭锁状态；请参阅图5，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1和第三全控型电力电子器件t3均导通，控制第二全控型电力电子器件t2关断时，电流则经功率子模块11的第一端p1输入，然后经第三二极管d3、第一全控型电力电子器件t1和电容c后，经功率子模块11的第二端p2输出，此时，对电容c的充电受第一全控型电力电子器件t1的控制，即对电容c的充电为可控充电，功率子模块11处于投入状态；请参阅图7，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1关断，控制第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3均导通时，电流则经功率子模块11的第一端p1输入，然后经第三二极管d3和第二全控型电力电子器件t2后，经功率子模块11的第二端p2输出，此时，不对电容c进行充电，功率子模块11处于切除状态。

请参阅图4、图6和图8，假设功率子模块11的第一端p1为输入端，功率子模块11的第二端p2为输出端，此时，输入功率子模块11的电流由功率子模块11的第一端p1输入，由功率子模块11的第二端p2输出。请参阅图4，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2均关断，控制第三全控型电力电子器件t3导通时，电流经功率子模块11的第二端p2输入，然后经第二二极管d2和第三全控型电力电子器件t3后，经功率子模块11的第一端p1输出，此时，功率子模块11处于闭锁状态；请参阅图6，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1和第三全控型电力电子器件t3均导通，控制第二全控型电力电子器件t2关断时，电流则经功率子模块11的第二端p2输入，然后经电容c、第一全控型电力电子器件t1和第三电力电子器件后，经功率子模块11的第一端p1输出，此时，对电容c的充电受第一全控型电力电子器件t1的控制，即对电容c的充电为可控充电，功率子模块11处于投入状态；请参阅图8，当通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1关断，控制第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3均导通时，电流则经功率子模块11的第二端p2输入，然后经第二二极管d2和第三全控型电力电子器件t3后，经功率子模块11的第一端p1输出，此时，功率子模块11处于切除状态。

由上述可知，当将本发明实施例提供的电压源型换流器10应用于混合直流输电系统中时，当混合直流输电系统中的直流线路30出现故障时，即混合直流输电系统出现直流故障时，通过控制回路控制第一全控型电力电子器件t1的导通与关断、第二全控型电力电子器件t2的导通与关断、及第三全控型电力电子器件t3的导通与关断，使功率子模块11处于闭锁状态，以将直流线路30与交流电网40隔离，防止电压源型换流器10连接的交流电网40继续向直流线路30输送电能。因此，与现有技术中电压源型换流器10中的功率子模块11采用半桥子模块相比，可以实现直流故障的自清除。

在本发明实施例提供的电压源型换流器10中，功率子模块11仅包括三个全控型电力电子器件，与现有技术中电压源型换流器10中的功率子模块11采用全桥子模块相比，减少了功率子模块11中全控型电力电子器件的使用数量，因而降低每个功率子模块11的能耗，进而降低了电压源型换流器10的损耗，进而降低混合直流输电系统的损耗，同时，在投入相同数量的功率子模块11时，与现有技术中电压源型换流器10中的功率子模块11采用全桥子模块相比，增加了混合直流输电系统的输电容量。

在本发明实施例提供的电压源型换流器10中，功率子模块11包括第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2、第三全控型电力电子器件t3、三个二极管和电容c，通过控制回路对第一全控型电力电子器件t1的导通与关断、第二全控型电力电子器件t2的导通与关断、及第三全控型电力电子器件t3的导通与关断，实现电压源型换流器10的功率正送功能和功率反送功能，同时，通过对电压源型换流器10中多个功率子模块11进行适应布置，可以实现电压源型换流器10的单极结构、双极结构等，因此，与现有技术中电压源型换流器10中的功率子模块11采用半桥子模块与直流线路30串联二极管结合的结构相比，提高了混合直流输电系统的功率传输方式的灵活性。

在上述实施例中，第一全控型电力电子器件t1为全控型晶体管，例如，第一全控型电力电子器件t1可以为门极可关断晶闸管(gate-turn-offthyristor，gto)，此时，第一全控型电力电子器件t1的栅极为门极可关断晶闸管的门极，第一全控型电力电子器件t1的发射极为门极可关断晶闸管的阳极，第一全控型电力电子器件t1的集电极为门极可关断晶闸管的阴极；或者，第一全控型电力电子器件t1可以为电力场效应晶体管(powermosfet)，此时，第一全控型电力电子器件t1的栅极为电力场效应晶体管的栅极，第一全控型电力电子器件t1的发射极为电力场效应晶体管的源极，第一全控型电力电子器件t1的集电极为电力场效应晶体管的漏极；或者，第一全控型电力电子器件t1可以为绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)。在本发明实施例中，第一全控型电力电子器件t1优选为绝缘栅双极型晶体管。

同理，第二全控型电力电子器件t2为全控型晶体管，例如，第二全控型电力电子器件t2可以为门极可关断晶闸管(gate-turn-offthyristor，gto)，此时，第二全控型电力电子器件t2的栅极为门极可关断晶闸管的门极，第二全控型电力电子器件t2的发射极为门极可关断晶闸管的阳极，第二全控型电力电子器件t2的集电极为门极可关断晶闸管的阴极；或者，第二全控型电力电子器件t2可以为电力场效应晶体管(powermosfet)，此时，第二全控型电力电子器件t2的栅极为电力场效应晶体管的栅极，第二全控型电力电子器件t2的发射极为电力场效应晶体管的源极，第二全控型电力电子器件t2的集电极为电力场效应晶体管的漏极；或者，第二全控型电力电子器件t2可以为绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)。在本发明实施例中，第二全控型电力电子器件t2优选为绝缘栅双极型晶体管。

同理，第三全控型电力电子器件t3为全控型晶体管，例如，第三全控型电力电子器件t3可以为门极可关断晶闸管(gate-turn-offthyristor，gto)，此时，第三全控型电力电子器件t3的栅极为门极可关断晶闸管的门极，第三全控型电力电子器件t3的发射极为门极可关断晶闸管的阳极，第三全控型电力电子器件t3的集电极为门极可关断晶闸管的阴极；或者，第三全控型电力电子器件t3可以为电力场效应晶体管(powermosfet)，此时，第三全控型电力电子器件t3的栅极为电力场效应晶体管的栅极，第三全控型电力电子器件t3的发射极为电力场效应晶体管的源极，第三全控型电力电子器件t3的集电极为电力场效应晶体管的漏极；或者，第三全控型电力电子器件t3可以为绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)。在本发明实施例中，第三全控型电力电子器件t3优选为绝缘栅双极型晶体管。

在上述实施例中，第一全控型电力电子器件t1可以为pnp型晶体管或npn型晶体管，第二全控型电力电子器件t2可以为pnp型晶体管或npn型晶体管，第三全控型电力电子器件t3可以为pnp型晶体管或npn型晶体管。其中，第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3可以均为pnp型晶体管，或者，第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3可以均为npn型晶体管，或者，第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3中其中至少一个器件的类型与其它器件的类型不同，例如，第一全控型电力电子器件t1为npn型晶体管，第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3均为pnp型晶体管，或者，第一全控型电力电子器件t1为pnp型晶体管，第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3均为npn型晶体管，或者，第二全控型电力电子器件t2为npn型晶体管，第一全控型电力电子器件t1和第三全控型电力电子器件t3均为pnp型晶体管，第一全控型电力电子器件t1的类型、第二全控型电力电子器件t2的类型和第三全控型电力电子器件t3的类型的选择包括但不限于上述方式，在此不一一列举。

在实际应用中，第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3优选均为pnp型晶体管，或者，第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3优选均为npn型晶体管。

当将本发明实施例提供的电压源型换流器10应用于混合直流输电系统时，混合直流输电系统的启动方法可以有多种，例如：

方法一，将控制回路的控制电源分别与电容c的正极和负极连接，也就是说，当为电容c充电后，控制回路可以从电容c取电，以实现对第一全控型电力电子器件t1的导通和关断、第二全控型电力电子器件t2的导通和关断、以及第三全控型电力电子器件t3的导通和关断进行控制，此时，请参阅图1，以混合直流输电系统包括电网换相换流器20和如上述实施例所述的电压源型换流器10为例进行说明，混合直流输电系统的启动方法可以为：使电网换相换流器20解锁，电网换相换流器20建立直流电压；电网换相换流器20建立的直流电压经直流线路30传输至电压源型换流器10的功率子模块11，并给功率子模块11的电容c充电；当功率子模块11的电容c的电压达到控制回路的供电电源的工作电压时，电容c为控制回路供电，控制回路工作，控制回路控制功率子模块11的第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3的导通和关断，对电容c进行可控充电，使电容c的电压达到电容c的额定电压，电容c的电压达到电容c的额定电压时，电压源型换流器10解锁，混合直流输电系统解锁，混合直流输电系统启动，进而可以实现功率的传输。

方法二，将控制回路的供电电源与连接对应的电压源型换流器10的交流电网40连接，即将图1中电压源型换流器10中的控制回路的供电电源与图1中右侧的交流电网40连接，以实现对第一全控型电力电子器件t1的导通和关断、第二全控型电力电子器件t2的导通和关断、以及第三全控型电力电子器件t3的导通和关断进行控制，此时，请参阅图1，以混合直流输电系统包括电网换相换流器20和如上述实施例所述的电压源型换流器10为例进行说明，混合直流输电系统的启动方法有两种方法，其中，第一种方法为：使电网换相换流器20解锁，电网换相换流器20建立直流电压；电网换相换流器20建立的直流电压经直流线路30传输至电压源型换流器10的功率子模块11，同时，控制回路利用图1中右侧的交流电网40为该控制回路的供电电源提供的电能，控制功率子模块11的第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3的导通和关断，对电容c进行可控充电，使电容c的电压达到电容c的额定电压，电容c的电压达到电容c的额定电压时，电压源型换流器10解锁，混合直流输电系统解锁，混合直流输电系统启动，进而可以实现功率的传输。

在上述方法二中，第二种方法为：电压源型换流器10的功率子模块11利用与该电压源型换流器10连接的交流电网40，对功率子模块11的电容c进行不控充电；当不控充电完成后，控制回路控制功率子模块11的第一全控型电力电子器件t1、第二全控型电力电子器件t2和第三全控型电力电子器件t3的导通和关断，电压源型换流器10通过定直流电压控制方式对电容c进行可控充电；当电容c的电压达到电容c的额定电压时，电网换相换流器20解锁，混合直流输电系统启动，实现功率的传输。

当将控制回路的供电电源分别与电容c的正极和负极连接时，混合直流输电系统的启动方法可以采用上述方法一，此时，电压源型换流器10的解锁需要利用电网换相换流器20解锁后建立的直流电压，电网换相换流器20处于整流侧，电压源型换流器10处于逆变侧。

当控制回路的供电电源与连接对应的电压源型换流器10的交流电网40连接时，混合直流输电系统的启动方法可以采用上述方法二中第一种方法，此时，电网换相换流器20解锁后建立直流电压，电压源型换流器10则利用与该电压源型换流器10连接的交流电网40以及电网换相换流器20建立的直流电压，对电压源型换流器10中功率子模块11的电容c进行可控充电，使得电压源型换流器10解锁，电网换相换流器20处于整流侧，电压源型换流器10处于逆变侧；或者，混合直流输电系统的启动方法可以采用上述方法二中第二种方法，此时，电压源型换流器10的解锁利用与该电压源型换流器10的交流电网40的电压，电压源型换流器10解锁以建立直流电源，使电网换相换流器20解锁，电压源型换流器10处于整流侧，电网换相换流器20处于逆变侧。也就是说，控制回路的供电电源与连接对应的电压源型换流器10的交流电网40连接，此时，电压源型换流器10可以处于整流侧，也可以处于逆变侧。

请参阅图1，本发明实施例还提供一种混合直流输电系统，所述混合直流输电系统包括电网换相换流器20和如上述实施例所述的电压源型换流器10，电网换相换流器20和电压源型换流器10分别与混合直流输电系统的直流线路30连接。

所述混合直流输电系统与上述电压源型换流器10相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

请参阅图9，本发明实施例还提供的一种混合直流输电系统的启动方法，应用于如上述实施例所述的混合直流输电系统，其中，混合直流输电系统中，电压源型换流器中的控制回路的供电电源分别与功率子模块中电容的正极和负极连接，所述混合直流输电系统的启动方法包括：

步骤s1、使电网换相换流器解锁，电网换相换流器建立直流电压。

步骤s2、直流电压经直流线路传输至电压源型换流器的功率子模块，并给功率子模块的电容充电。

步骤s3、当功率子模块的电容的电压达到控制回路的供电电源的工作电压时，控制回路工作，控制回路控制功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，对电容进行可控充电，使电容的电压达到电容的额定电压，电压源型换流器解锁，混合直流输电系统启动。

所述混合直流输电系统的启动方法与上述混合直流输电系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供的一种混合直流输电系统的启动方法，应用于如上述实施例所述的混合直流输电系统，其中，混合直流输电系统中，控制回路的供电电源与连接对应的电压源型换流器的交流电网连接，此时，混合直流输电系统的启动方法可以采用如图10所述的启动方法，或者，混合直流输电系统的启动方法也可以采用如图11所述的启动方法，具体地，请参阅图10，混合直流输电系统的启动方法可以包括：

步骤s11、使电网换相换流器解锁，电网换相换流器建立直流电压；直流电压经直流线路传输至电压源型换流器的功率子模块，控制回路控制功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，对电容进行可控充电，使电容的电压达到电容的额定电压，电压源型换流器解锁，混合直流输电系统启动。

或者，请参阅图11，混合直流输电系统的启动方法可以包括：

步骤s21、电压源型换流器的功率子模块利用与该电压源型换流器连接的交流电网，对功率子模块的电容进行不控充电；当不控充电完成后，控制回路控制功率子模块的第一全控型电力电子器件、第二全控型电力电子器件和第三全控型电力电子器件的导通和关断，电压源型换流器通过定直流电压控制方式对电容进行可控充电；当电容的电压达到电容的额定电压时，电网换相换流器解锁，混合直流输电系统启动。

所述混合直流输电系统的启动方法与上述混合直流输电系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。