[发明专利]一种集中式耗能装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于，所述装置由耗能支路与耗能电阻构成，所述耗能支路由至少一个耗能子模块同方向串联连接构成，所述串联连接的首端与直流线路的高电位电极连接；所述耗能电阻集中布置与耗能支路串联连接，耗能电阻的一端与耗能支路的尾端连接，另一端与直流线路的低电位电极连接；所述耗能子模块包括第一、二功率半导体开关器件以及直流电容，其中，第一、二功率半导体开关器件同向串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：第一功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第二功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

连接方式2：第二功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第一功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

所述第二功率半导体开关器件的集电极定义为耗能子模块的正极，第二功率半导体开关器件的发射极定义为耗能子模块的负极；所述第一功率半导体开关器件带有反并联二极管；

当装置检测到直流线路过压时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：所述装置实时检测直流线路电压，当直流线路电压没有超过上限值Umax时，该装置处于待机模式；保持第一功率半导体器件处于关断状态，

步骤2：当直流线路电压超过上限值Umax，所述装置处于耗能模式，转入步骤3；

步骤3：依次导通耗能子模块中的第二功率半导体器件，导通间隔时间为t；

步骤4：待所有第二功率半导体器件均导通后，维持该状态时间长度为T1；

步骤5：检测直流线路电压，当直流线路电压低于下限值Umin时，依次关断耗能子模块中的第二功率半导体器件，关断间隔时间为t3；

步骤6：待所有第二功率半导体器件均关断后，维持该状态时间长度为T2；

步骤7：在耗能模式下，一旦检测到耗能子模块电压超出最大耐受值，通过立即导通第二功率半导体器件，如直流电压仍超出最大耐受值，导通第一功率半导体器件。

2.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述第二功率半导体开关器件也带有反并联二极管。

3.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述耗能子模块还并联一个旁路开关。

4.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述集中式耗能装置的耗能支路还串联至少一个充电单元，所述充电单元由充电电阻和充电开关并联构成。

5.如权利要求4所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述集中式耗能装置还串联至少一个隔断开关。

6.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述耗能电阻替换为储能器，所述储能器具备充放电能力。

7.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：所述耗能子模块仅包括机械开关。

8.如权利要求5所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：当装置启动时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：所述耗能子模块中的功率半导体开关器件关断，所述充电开关分开，隔断开关分开；

步骤2：直流线路带电后，闭合隔断开关，通过充电电阻向耗能子模块中的直流电容充电；

步骤3：待充电完成后，闭合充电开关，将充电电阻旁路。

9.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：在T2时间范围内，当检测到直流电压超过第一定值，导通第一功率半导体器件，所述第一定值小于最大耐受值。

10.如权利要求1所述的一种基于集中式耗能装置的控制方法，其特征在于：当转入步骤3后，在反复执行步骤3-6的过程中，如检测到直流电压持续上升，可将T1的时间增加，T2的时间减小；如检测到直流电压持续下降，可将T2的时间增加，T1的时间减小。