[发明专利]一种基于阻容器件的能量控制电路及方法

说明书

一种基于阻容器件的能量控制电路及方法，包括：所述电路与受端换流站并联后接入直流输电线路，所述电路包括：主电阻和多个能量控制模块；所述主电阻以及多个能量控制模块依次串联；所述主电阻用于提供能量控制电路耗能的主要功率；所述能量控制模块用于电路分压。本方案可直接控制能量控制电路中的能量控制模块的接入或切除进行对直流线路能耗的控制，控制过程简单；此外，通过控制能量控制模块的接入或切除可以实现在直流线路为高压的情况下，对直流线路电压进行分压处理，避免了由于电压过高而出现的对能量控制电路电气元件损坏的问题。简单的控制方法，实现了能量控制电路调压和分压的效果，节省了电路的占地空间。

技术领域

本发明涉及直流输电能量转移领域，具体涉及一种基于阻容器件的能量控制电路及方法。

背景技术

直流输电线路能够高效便捷地把大量电能从能源基地传输到负荷中心，直流输电线路的结构图如图2所示，对于运行中直流输电工程来说，受端消纳的电能与送端发出的电能相平衡，送端的电网的电压和工作频率维持恒定。当受端电力系统发生扰动或故障，无法消纳送端送出的电能时，送端电网的电压和频率将发生扰动，可以通过快速调节发电机的出力来减少这种扰动；若送端的电源是火力发电机或水力发电机，发电机的出力可以调节，但是调节过程需要一定的时延，无法做到即时响应，电网的电压和频率仍会出现扰动；若送端电源是风力发电机组，由于自然界的风力无法控制，无法根据运行需要调节风力发电机组的出力，送端电网的电压和频率将出现严重扰动，严重时可能造成发电机组解裂，引起严重电网事故。

特高压直流输电技术的发展使直流输电的输电容量提升至8000～12000MW，送端电网传统火力和水力发电机装机容量随之水涨船高，发电机出力的快速调节日趋困难，风、光、水、火电打捆外送更加重了这种困难；柔性直流输电技术的发展使得风力发电并网规模的日益扩大，受端电网故障引起送受端功率不匹配而导致风力发电机组解裂的风险日益增大。

为解决上述问题，提高直流输电的运行可靠性，需要设计一种能量控制电路维持整个直流输电系统送受端功率平衡。

目前已有三种能量控制电路。其中，电路1使用开关与电阻串联的型式，如图3所示，开关是由电力电子器件串联组成的阀，通过脉宽调制方式(PWM)控制阀的开断来实现电阻消耗功率的调节，该电路具有结构简单、易于控制的特点；但是当直流电压升高到一定程度之后，电力电子器件数量的增加将使得器件均压变得困难，由于采用脉宽调制方式，所有的电力电子器件动作一致性也无法保证；所以，该控制电路适用于低电压的领域。电路2在电路1的基础上进行了模块化设计，如图4所示，其控制方法为：把开关和电阻分散布置在每一个模块中，模块的均压由模块电容实现，通过控制导通的模块开关的数量来控制电路消耗的功率；该电路具有控制方式简单、不受直流电压限制的优点，缺点在于消耗能量的电阻放置于模块之内，将增大模块体积和阀厅建筑面积，对冷却系统要求高。电路3与电路1相比，改进之处在于开关阀采用了模块化多电平换流器(MMC)模块串联，如图5所示，模块化多电平换流器模块可采用全桥或半桥结构，其控制方法可以通过模块化多电平换流器模块电容的充放电实现模块均压，当控制电路动作时模块化多电平换流器模块无须同时开关，因此该电路不受直流电压限制，可以应用于高电压工程；该电路的控制方法的缺点在于控制方式复杂，设备成本高昂。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺少一种适用于高压直流线路的能量控制方法的问题，本发明提供了一种基于阻容器件的能量控制电路及方法。

本发明提供的技术方案是：

一种基于阻容器件的能量控制电路，所述电路与受端换流站并联后接入直流输电线路，所述电路包括：

主电阻和多个能量控制模块；

所述主电阻以及多个能量控制模块依次串联；

所述主电阻用于提供能量控制电路耗能的主要功率；

所述能量控制模块用于电路分压。