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柔性直流输电因其采用了可单独控制导通/关断的IGBT而非传统直流输电中的晶闸管，使得柔性直流输电可以工作在无源换流状态，独立控制有功和无功，无需额外的无功补偿，没有换相失败的问题。模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）作为一种新型的柔性直流输电技术，由于其模块化拓扑结构易扩展、集成化程度高、输出谐波少而成为新的研究热点。应用于MMC的子模块主要有3种：半桥子模块（half bridge sub-module，HBSM）、全桥子模块（full bridge sub-module，FBSM）、钳位双子模块（clamp double sub-module，CDSM）。HBSM由于其结构简单，所用器件少，在目前的MMC实际工程中得到了广泛的应用（之前介绍的一期《高压直流输电——HVDC》就是采用HBSM拓扑），但HBSM因其自身拓扑结构的限制，无法隔离直流侧故障，只能通过在交流侧设置断路器来处理直流侧故障，经济性和安全性都比较差。尽管FBSM具有隔离直流侧故障的能力，但由于造价太高而一直未被采用。CDSM被提出后，由于其不仅能够隔离直流侧故障，而且在经济性、性能上具有较强的优势，从而被视为隔离直流侧故障的最佳选择。
CDSM是由5个IGBT、两个子模块电容和两个二极管组成。可以将箝位型双子模块看成是两个半桥单元在一个引导IGBT串连下级联构成，箝位型双子模块的结构如下图所示。C 为子模块的电容，Uc为电容电压，Uo为箝位型双子模块对外输出的电压。下面对CDSM的工作模式进行详细分析。
可以将CDSM的状态分成两大类：正常模式和闭锁模式。下表是每种模式下的IGBT的开关状态以及在该状态下CDSM对外输出的电压。D1、D2 只有在闭锁模式下才会被接入电路，正常模式没有电流。中间的 IGBT处于常闭状态将左右两个半桥连接起来，因此可以将CDSM可以看成是两个半桥子模块进行级联而成。
1）闭锁状态下，所有IGBT均闭锁，在这种状态下，按照流入CDSM的电流的方向的差异，子模块存在两种工作模式。
1.1模式一：当电流为正时，电流经过T1的体二极管、电容C1、T5的体二极管、电容C2、T3的体二极管流出子模块，此时整个子模块可以等效成一个电容（电容的容量为C/2）和二极管串联，子模块对外的电压为2Uc，此时形成的等效电路如下图所示：
1.2模式二：当电流方向为负时，此时电流经过T4的体二极管、电容C2、二极管D2(或者T4的体二极管、二极管D1、电容C1)、的体二极管流出，此时子模块可以等效成一个电容（电容的容量为2C）和二极管串联，子模块对外电压为Uc，等效电路如下图所示：
由以上分析可知，闭锁状态下，CDSM可等效为下图，闭锁状态下，电流都会经过电容，并且电容均处于充电状态，这就为直流侧故障的隔离提供了可能。
2）正常运行状态下，T5保持导通，T1与T3、T2与T4触发信号互补。T1导通T3闭锁时，第一个电容投入，T4导通T2闭锁时，第二个电容投入运行。此时，CDSM可以等效为两个HBSM的级联，只需要将等效的第二个HBSM的触发信号取反即可，CDSM可以实现输出三种电压状态，分别是：2Uc、Uc、0，其开关状态与输出电压如下表所示。
2.1模式三：当开关管T1、T3、T5处于开通状态，子模块输出2Uc时，此时就是相当于将两个半桥子模块级联全部投入工作。子模块的电流回路如下图所示（同模式一）。
2.2模式四：当开关管T1、T4、T5处于开通状态时，电流经过开关管T1、电容C1、开关管T5、电容C2、开关管T4流出子模块，此时整个CDSM只有电容C1处于投入，而电容C2处于切除状态，整个子模块对外电压为Uc，等效电路如下图所示：
2.3模式五：当开关管T2、T3、T5处于开通状态时，电流经过开关管T2、开关管T5、电容C2、开关管T3流出子模块，此时整个CDSM只有电容C2处于投入，而电容C1没有投入电路，整个子模块对外电压为Uc，子模块的电流回路如下图所示：
本次没有介绍控制策略及启动过程，具体过程将在以后进行说明，故本次采用simulink搭建只单端模型验证CDSM拓扑的可行性，每个桥臂25个子模块，直流电压±300KV，0.8s投入无功，其仿真结果如下：
上图为整个过程直流电压，从仿真结果可以看出，CDSM拓扑下，直流母线电压能够很好跟踪指令电压。
上图为投入无功后电网电压及电流波形，从仿真结果看，电流能够较快跟踪指令信号。
上图为三相子模块电压，从仿真结果可以看出，CDSM拓扑子模块可以正常进行电压均衡控制。
以上仿真结果可以看出，采用CDSM拓扑可以与半桥模块相同，能够进行正常的稳态运行，为后续直流故障测试提供了依据。