[发明专利]一种直流泄能装置的模块化子模块拓扑及其控制方法

说明书

一种直流泄能装置的模块化子模块拓扑及其控制方法，所述的模块化子模块包括上、下串联的上模块和下模块，上模块和下模块的电气结构相同，共用一个旁路开关。控制方式采用分别独立触发第一可关断开关器件、第二可关断开关器件开通和关断，或选择同时触发第一可关断开关器件和第二可关断开关器件开通和关断。将两个相同结构的子模块整合为一个集成度更高的子模块结构，这将有利于子模块串联数量的降低，同时也减小子模块的结构空间的需求。在受端系统发生故障时，子模块耗能回路的可关断半导体开关会接受导通信号，精确控制直流泄能装置将线路上过剩的电能迅速消耗，避免因为电能累积所导致的电压升高，从而维持系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种直流泄能装置的模块化子模块拓扑及其控制方法。

背景技术

新能源是未来能源的发展方向，尤其是大规模海上风能的开发和应用。新能源并网换流器连接的直流电压输电网中往往需要直流泄能装置，以便在逆变侧发生交流侧发生故障的情况下，能够在几秒内将本条线路上输送的多余电能消耗。系统判断交流侧的故障类型并决定是否将逆变端换流器重新投入运行。

在目前设计的采用分布电阻的泄能装置中，子模块为单模块结构，采用单一配置的旁路开关、续流二极管、储能电容、可关断半导体开关及耗能电阻。为了同时简化控制和结构，并能减少光纤的投入，可以将两个子模块整合成一个子系统模块。这将会使子模块结构集成度更高，整体体积更小，光收发光纤的数量减半。

发明内容

为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种直流泄能装置的模块化子模块拓扑及其控制方法，该模块将两个相同结构的子模块整合为一个集成度更高的子模块结构，这将有利于子模块串联数量的降低，同时也减小子模块的结构空间的需求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种直流泄能装置的模块化子模块拓扑，所述的模块化子模块包括上、下串联的上模块和下模块，上模块和下模块的电气结构相同，共用一个旁路开关(92)。

所述的上模块包括第一储能电容(31)及第一泄放电阻(51)；还包括第一可关断开关器件(41)，第一可关断开关器件(41)与第一泄放电阻(51)串联后再与第一储能电容(31)并联；

进一步地，所述的上模块还包括两个串联的二极管：第一二极管(21)和第二二极管(22)，两个二极管串联后负极与第一储能电容(31)的正极相连，正极与第一储能电容(31)的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述模块化子模块的正极接入点X1。

进一步地，所述的上模块的第一可关断开关器件(41)的两端还并联有第一反相二极管(23)；所述的第一泄放电阻(51)的两端还并联有第二反相二极管(24)。

进一步地，所述的第二二极管(22)两端还并联有第三可关断开关器件(43)。

所述的下模块包括第二储能电容(32)及第二泄放电阻(52)；还包括第二可关断开关器件(42)，第二可关断开关器件(42)与第二泄放电阻(52)串联后再与第二储能电容(32)并联。

所述的下模块还包括两个串联的二极管：第三二极管(25)和第四二极管(26)，两个二极管串联后负极与第二储能电容(32)的正极相连，正极与第二储能电容(32)的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述模块化子模块的负极接入点X2。

进一步地，所述的下模块的第二可关断开关器件(42)的两端还并联有第三反相二极管(28)；所述的第二泄放电阻(52)的两端还并联有第四反相二极管(27)。

进一步地，所述的第三二极管(25)两端还并联有第四可关断开关器件(44)。

进一步地，所述的第一可关断开关器件(41)至第四可关断开关器件(44)为IGBT、MOSFET、晶闸管中的一种。