[发明专利]直流输电系统及其卸荷电路和卸荷方法

说明书

本发明提供了一种直流输电系统及其卸荷电路和卸荷方法。所述卸荷电路包括：串联连接的二极管和多个卸荷模块，其中，所述多个卸荷模块中的每个卸荷模块包括：并联连接的旁路开关、直流电容和多个卸荷支路，其中，所述多个卸荷支路中的每个卸荷支路包括：串联连接的卸荷电阻和功率器件。本发明的直流输电系统及其卸荷电路和卸荷方法，具有适用范围广、精度高、卸荷过程造成的功率波动小的优点。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，更具体地，涉及一种直流输电系统及其卸荷电路和卸荷方法。

背景技术

风电场可通过直流输电系统向交流电网输送有功功率。当交流电网出现故障从而导致交流电网的电压跌落时，与交流电网连接的受端换流器输送有功功率的能力下降，而风电场仍会通过直流输电系统向交流电网输送有功功率。在这种情况下，直流输电系统的送端有功功率和受端有功功率之间存在不平衡(即：功率差额)。这种不平衡将导致直流输电系统的直流线路电压过高以及受端换流器过压和过流，容易给设备造成损害。

为了处理送端有功功率和受端有功功率之间的不平衡。需要一种卸荷电路，以消耗送端有功功率并降低送端电压。

在现有的卸荷电路中，多个相同的子模块串联以形成卸荷电路，每个子模块仅包含一个卸荷电阻。这种卸荷电路所能够消耗的功率差额是单个子模块消耗功率的整数倍，当需要消耗的功率差额不满足单个子模块消耗功率的整数倍时，为了将直流输电系统的直流母线的电压控制在目标值，需要频繁接通和断开特定子模块。但是，在所述特定子模块的频繁接通和断开的过程中，会产生功率波动，导致直流母线电压和电流出现较大波动。虽然可通过增加子模块数以减小所述波动，但是仍需要频繁调试。

发明内容

本发明的各个方面至少可解决以上提到的问题和/或缺点，并且至少提供以下优点。另外，本发明可不解决以上提到的问题和/或缺点。

根据本发明的一方面，提供了一种直流输电系统的卸荷电路。所述卸荷电路可包括：串联连接的二极管和多个卸荷模块，其中，所述多个卸荷模块中的每个卸荷模块包括：并联连接的旁路开关、直流电容和多个卸荷支路，其中，所述多个卸荷支路中的每个卸荷支路包括：串联连接的卸荷电阻和功率器件。

可选地，所述多个卸荷模块的数量与所述直流输电系统的直流母线的电压控制目标值成正比，与所述直流电容的额定电压值成反比。

可选地，所述直流母线的电压控制目标值大于或等于所述直流母线的额定电压值的1.0倍，小于或等于所述直流母线的额定电压值的1.1倍。

可选地，各所述卸荷模块中除了第一卸荷电阻之外的其余卸荷电阻的阻值相同，且为同一卸荷模块中第一卸荷电阻的阻值的整数倍，其中，所述第一卸荷电阻为每一卸荷模块中的任意一个卸荷电阻。

可选地，所述整数倍为M倍，其中，M表示相应所述卸荷模块的卸荷支路的数量。

可选地，各所述卸荷模块的卸荷支路的数量相同。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组的直流输电系统。所述直流输电系统可包括：依次连接的风力发电机组侧换流器、直流母线以及电网侧，其中，所述直流母线的正母线和/或负母线与接地端之间设置有上述卸荷电路。

根据本发明的另一方面，提供了一种直流输电系统的卸荷方法。所述直流输电系统为上述直流输电系统。所述卸荷方法可包括：根据风电场输送的有功功率和风力发电机组侧换流器在故障工况下能够传输的最大有功功率计算功率差额；根据所述功率差额与单个卸荷模块能够消耗的功率值计算卸荷模块的数量；根据各卸荷模块能够消耗的功率值和对应卸荷模块中单个卸荷电阻能够消耗的功率值计算各卸荷模块包括的卸荷支路的数量；根据卸荷模块的数量和每个卸荷模块包括的卸荷支路的数量来控制直流输电系统中卸荷电路的旁路开关和功率器件，以控制投入使用的卸荷模块的数量和卸荷支路的数量。