[发明专利]一种直流耗能装置

说明书

本发明涉及一种直流耗能装置，该装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。本发明避免了功率半导体器件直接串联方案中开断不一致导致的器件损坏风险，功率泻放期间直流电压稳定性好，还可以减少泻放过程中的功率冲击，多个耗能子模块共用一个耗能支路，大大简化了装置结构，降低了系统成本。

技术领域

本发明属于高压直流输电技术领域，具体涉及一种直流耗能装置。

背景技术

柔性直流输电技术具有不存在换相失败，电压谐波含量少波形质量高，能快速调节有功功率与无功功率等优势。这些技术优势，使柔性直流技术在电力系统中产生了广泛的应用需求，如大规模清洁能源的接入、汇集与输送，孤岛无源负荷供电。当柔直应用于新能源系统送出时，当受电端发生故障导致交流电网电压跌落时，有功功率无法送出或者只能部分送出至交流电网，富余有功功率造成直流输电线路的电压升高，危害柔性直流换流阀等设备的安全。

现有技术中，采用的方法是将功率半导体器件直接串联，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，关断电阻放电回路，直流电压再上升，通过反复的开通和关断电阻支路以控制直流电压，该方法主要存在的问题在于：在关断时，由于多个功率半导体开关器件同时关断存在技术困难，很难保证一致性，一旦关断不同步，就会有导通慢的器件或关断快的器件承受过电压而损坏。

虽然有一些直流耗能装置能够解决功率半导体开关器件关断不同步导致器件损坏的问题，但是装置结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流耗能装置，解决现有的直流耗能装置在解决功率半导体开关器件关断不同步导致器件损坏的问题时，结构复杂，成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的直流耗能装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。

本发明的直流耗能装置避免了功率半导体器件直接串联方案中开断不一致导致的器件损坏风险，功率泻放期间直流电压稳定性好，还可以减少泻放过程中的功率冲击。装置中耗能单元采用模块化的方式，极大的降低了装置的生产制造难度和工程实施难度，提高了装置的运行可靠性，提高了维护的便益性，而且易于扩展到更高电压等级和更大容量的应用场合。多个耗能子模块共用一个耗能支路，大大简化了装置结构，降低了系统成本。

为了防止储能电容向直流线路放电，所述耗能子模块还包括二极管，所述二极管串设在耗能子模块的输入端。

为了隔离各储能电容，在功率泄放时防止储能电容之间放电及与耗能支路中的续流二极管形成续流回路，所述耗能子模块的输出端上串设有箝位二极管。

为了便于对耗能子模块进行投切，所述耗能子模块还包括第二开关器件，所述第二开关器件与储能电容并联。

为了便于切除故障的耗能子模块，所述耗能子模块还包括第一旁路开关，所述第一旁路开关与储能电容并联。

为了改善模块中储能电容的静态均压效果，所述耗能子模块还包括均压电阻，所述均压电阻并联在储能电容两端。

为了便于投切耗能单元，所述耗能单元两端并联有第三开关器件。

为了便于切除故障的耗能单元，所述耗能单元两端并联有第二旁路开关。

为了提高装置可靠性，所述第一开关器件和第二开关器件并联有续流二极管。

为了提高装置可靠性，所述耗能电阻上并联有续流二极管。