[实用新型]一种直流斩波装置

说明书

本实用新型公开了一种直流斩波装置，装置由至少两个均压耗能单元同方向串联连接构成，所述装置的正极与直流线路的正极连接、装置的负极与直流线路的负极连接；所述均压耗能单元由均压支路和非线性电阻并联连接构成，所述均压支路由至少一个均压子模块与耗能电阻串联连接构成，所述均压子模块由至少一个功率半导体开关器件与电容构成；本实用新型还公开了一种基于直流斩波装置的控制方法，所述直流斩波装置并联在中、高压直流线路的正、负极之间，当直流线路电压升高时，可以通过旁路掉一部分均压耗能单元改变剩余单元承受电压值，使非线性电阻吸收能量，装置性价比很高，可靠性高，易于实现。

技术领域

本实用新型属于大功率电力电子变流技术领域，具体涉及一种直流斩波装置。

背景技术

在高压直流输电系统中，直流斩波装置是至关重要的设备。直流斩波装置主要应用于孤岛供电的应用场景，如果发电端为与风电类似的惯性电源，当受电端发生故障时，由于功率无法送出，将在直流侧累积能量，造成直流输电线路的电压升高，对设备的安全运行造成危害。

现有技术中，采用的方法是当直流电压过高时，通过电力电子器件的控制，投入电阻，电阻的投入将使直流电压下降，当电阻的耗能速度超过直流侧累积能量的速度，直流电压就会下降，此时，再去关断电阻放电回路，直流电压再上升，反复的开通和关断电阻支路，形成滞环控制的效果，该方法主要存在的问题在于：一方面，电阻的快速投入和退出需要并联功率半导体开关器件，在关断时，由于多个功率半导体开关器件同时关断很难保证一致性，易承受过电压而损坏。另一方面，利用电阻耗能的方式由于阻值是固定的，阻值的大小直接影响耗能的效果，主要体现在一旦阻值选取过小，流过电阻的电流过大，增加电阻的成本和体积，如果阻值选取过大，流过电阻的电流过小，使耗能的速度变慢，甚至会出现电阻的耗能速度小于直流侧累积能量的速度，此时无法耗能，风险极大。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种直流斩波装置以及使用上述装置的控制方法，装置并联在中、高压直流线路的正、负极之间，对均压耗能单元投入退出的控制，调整并联在线路之间的均压耗能单元的数量，使非线性电阻消耗能量，装置性价比很高，且解决了现有技术中分断电压不均以及电阻难取值的问题。

为了达成上述目的，本实用新型采用的具体的方案如下：

所述装置由至少两个均压耗能单元同方向串联连接构成，所述串联连接的首端定义为装置的正极、所述串联连接的尾端定义为装置的负极；所述装置的正极与直流线路的高电位电极连接(正极)、装置的负极与直流线路的低电位电极(负极)连接；所述均压耗能单元由均压支路和非线性电阻并联连接构成，所述均压支路由至少一个均压子模块串联连接构成，所述均压子模块由至少一个功率半导体开关器件与电容构成。

其中，所述均压支路还串联一个耗能电阻。

其中，所述均压子模块包括第一、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均压子模块的正极，第二功率半导体开关器件的发射极定义为均压子模块的负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

其中，所述均压子模块包括第三、四、五、六功率半导体开关器件以及直流电容，所述第三、四功率半导体开关器件同向串联连接构成第一桥臂，第五、六功率半导体开关器件同向串联连接构成第二桥臂；第三、五功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第四、六功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；所述第一桥臂与第二桥臂的中点定义为均压子模块的正极与负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。