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本发明公开了一种阶调式模块化多电平换流器及其控制方法，所述换流器包括上桥臂、下桥臂和子模块控制单元，所述上桥臂和所述下桥臂均包括有串联连接的多个逆变单元，每个逆变单元包括有至少两个串联连接的子模块，每个逆变单元中的所有子模块中的电容容值均相等，不同逆变单元之间的子模块中的电容容值均不相等；所述控制方法包括采用下述过程控制所述子模块的投切状态：在调制波阶跃后，首先执行第一轮投切控制，使得投切控制后的桥臂电压大于或小于调制要求电压；然后执行第二轮投切控制，使得投切控制后的桥臂电压等于调制要求电压。本发明的阶调式模块化多电平换流器及其控制方法适用于直流输电系统。

本发明公开了一种轻型MMC电机驱动系统拓扑及其调制方法，属于电力电子变换器领域，拓扑包括模块化多电平换流器结构、若干个半桥与电容结构、若干个附加半桥结构、若干个三绕组高频变压器结构和三相桥臂；半桥与电容结构和附加半桥结构组成新型子模块；三绕组高频变压器结构将所有新型子模块互联在一起；三相桥臂中每相桥臂分为上桥臂和下桥臂，每相上桥臂均包括n个新型子模块和上桥臂电感Larm1、Larm3、Larm5，每相下桥臂均包括n个新型子模块和下桥臂电感Larm2、Larm4、Larm6；采用功率耦合通道开环同步调制方法。本发明能够抑制电机运行全转速范围内的子模块电容电压波动，同时一定程度上减小系统共模电压。

本发明提出了一种模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法。本发明对每一相上的桥臂电压进行采样；对采样得到桥臂电压进行低通滤波，滤除其中的高频成分；将低通滤波后的每一相上的桥臂电压用一个中心频率为的带通滤波器滤波，滤除中心频率附近的边带谐波；使用DFT算法来提取带通滤波后的的桥臂电压，提取出开关频率成分的幅值和相位角；通过将电压阀值和各相桥臂开关频率电压比较以进行故障检测；经DFT算法提取到的桥臂电压在开关频率成分的相位角，由该相位角即可确定故障子模块的位置。本发明能够快速地检测到故障，且计算复杂度低。