[發明專利]一種直流耗能裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202010948626.0
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112086948A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 詹長江;邵震霞;李鋼;汪濤;董云龍;盧宇
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02J3/36
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉興;項榮

本申請提供一種直流耗能裝置及其控制方法。所述直流耗能裝置包括串聯連接的至少一個耗能子模塊和至少一個耗能電阻，串聯后一端連接高電位電極，另一端連接低電位電極，所述耗能子模塊包括第一開關單元、第二開關單元、儲能器件和限流單元，所述第一開關單元包括反向并聯連接的第一可關斷半導體器件和第一續流二極管；所述第二開關單元與所述第一開關單元同向串聯連接，所述第二開關單元包括反向并聯連接的第二可關斷半導體器件和第二續流二極管，所述第二開關單元的兩端作為所述耗能子模塊的連接端子；所述限流單元與所述儲能器件串聯連接后與所述第一開關單元和第二開關單元的串聯支路并聯連接。

技術領域

本申請涉及電力系統輸電技術領域，具體涉及一種直流耗能裝置及其控制方法。

背景技術

柔性直流輸電作為當前可控性最高的輸電方式，被廣泛應用在新能源并網、海島供電、海上平臺供電等場合，也是電網互聯、大城市中心供電的優勢方案。

在利用柔直實現海上風電并網等場景中，如果受電端發生故障導致功率無法送出，此時風電機組還在送出功率，能量將蓄積在直流側，造成直流輸電線路的電壓畸高，對系統設備安全造成危害。可以通過在直流側加裝直流耗能設備的方法來避免危險發生。

發明內容

本申請實施例提供一種直流耗能裝置，包括串聯連接的至少一個耗能子模塊和至少一個耗能電阻，串聯后一端連接高電位電極，另一端連接低電位電極，所述耗能子模塊包括第一開關單元、第二開關單元、儲能元件和限流單元，所述第一開關單元包括反向并聯連接的第一可關斷半導體器件和第一續流二極管；所述第二開關單元與所述第一開關單元同向串聯連接，所述第二開關單元包括反向并聯連接的第二可關斷半導體器件和第二續流二極管，所述第二開關單元的兩端作為所述耗能子模塊的連接端子；所述限流單元與所述儲能器件串聯連接后與所述第一開關單元和第二開關單元的串聯支路并聯連接。

根據一些實施例，所述限流單元包括反向并聯連接的第一限流二極管和第二限流二極管。

根據一些實施例，所述限流單元還包括放電電阻，所述放電電阻與所述第一限流二極管串聯連接后的支路與所述第二限流二極管并聯連接。

根據一些實施例，所述直流耗能裝置應用在偽雙極結構的柔性直流輸電系統時，采用對稱的耗能子模塊與耗能電阻串聯結構，兩個耗能電阻的中點接地。

根據一些實施例，所述第一開關單元、所述第二開關單元包括IGBT或其他可關斷器件。

根據一些實施例，所述儲能器件包括電容或其它儲能元件。

根據一些實施例，所述耗能電阻兩端可反向并聯二極管。

本申請實施例還提供一種直流耗能裝置的控制方法，包括：直流線路帶電，耗能子模塊中的第一開關單元和第二開關單元關斷，給所述耗能子模塊充電；當檢測到直流線路電壓超過第一電壓定值U_max，所述耗能子模塊中的所述第一開關單元關斷，所述第二開關單元依次間隔T1時間導通，直至全部可用耗能子模塊導通；當檢測到直流線路電壓下降到低于第二電壓定值U_min時，所述耗能子模塊中的所述第一開關單元保持關斷，所述第二開關單元依次間隔T3時間關斷，直至全部耗能子模塊關斷；當檢測到耗能子模塊的儲能器件兩端電壓超過第三電壓定值U_1max，導通第一開關單元和第二開關單元，直至耗能子模塊的電壓恢復至第四電壓定值U_1min，恢復正常工作。

根據一些實施例，各耗能子模塊導通與關斷控制可采用PMW控制方式。

根據一些實施例，第一電壓定值U_max和第二電壓定值U_min的取值依據直流線路電纜的絕緣特性或系統過電壓要求，0U_min1.5pu，0U_max2.0pu，且U_minU_max，這里1pu為柔性直流輸電系統直流額定電壓。