[实用新型]一种基于避雷器的复合式直流卸荷电路

说明书

本实用新型公开了一种基于避雷器的复合式直流卸荷电路，包括连接在直流输电线路的正极线路和负极线路之间的至少一路的卸荷支路；所述卸荷支路包括一个或多个的直流卸荷子模块；所述多个直流卸荷子模块串联在直流输电线路的正极线路和负极线路之间；所述直流卸荷子模块包括正极输入端和负极输出端，正极输入端和负极输入端之间连接斩波电路以及避雷器。本实用新型通过模块化的设计减小了电路的dv/dt与di/dt。通过去除了体积庞大的卸荷电容，单个卸荷子模块体积减小30％以上。并且大幅度降低了成本，省略了一只逆阻二极管和卸荷电容，减小了卸荷电阻和开关器件的容量。多组模块的串联能够分担直流输电线路的电压，避免开关器件承受过高电压而损坏。

技术领域

本实用新型属于直流输电技术领域，特别涉及一种基于避雷器的复合式直流卸荷电路。

背景技术

近年来，高压直流输电技术得到高速发展，海上风电场并网柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的应用越来越广泛。VSC-HVDC在正常运行时，风电机组孤岛方式接入时发出的能量与受端交流电网消耗的能量保持平衡。而当受端交流电网发生故障时，其能消耗的能量减小，接纳功率的能力受限。而送端风电场由于无法直接获得交流电网的频率和电压信息，短时间内电压和频率不会变化，导致能量在直流线路上积累，盈余功率流入模块化多电平换流器，如图1所示的海上风电场孤岛方式接入时的功率分配示意图，模块化多电平换流器(MMC)的电容被充电，电压上升，间接导致直流线路电压上升。若受端换流站对直流线路的控制失效，严重时将导致线路跳开。

为避免故障，需要应用直流卸荷电路使用能量消耗的方式消耗盈余功率，如图2所示的应用直流卸荷电路时的功率分配示意图，通过斩波电路控制消耗的功率，达到功率平衡。集中电阻斩波卸荷电路由于使用开关串联连接技术，开关器件的动静态均压难以实现，dv/dt与d i/dt很大，例如专利公开号CN101136582B,公开了一种全功率变流器直流侧卸荷电路的控制方法，其中的卸荷电路由功率器件和卸荷电阻构成。

多电平卸荷电路采用模块化设计也能够有效减小了电流波动，较好地实现了动静态均压，但是采用了很多大容量的半导体器件，电路成本高昂、体积庞大，例如专利号公告号CN102856909B，公开的一种卸荷系统及应用该卸荷系统的模块化多电平风电变流器,针对模块化多电平风电变流器拓扑结构采用多个功率单元级联的特点，在各级联功率单元中分别设置单独的卸荷电路。

由此可见，需要一种有效减少电流波动，实现动静态均压的直流卸荷电路。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种基于避雷器的复合式直流卸荷电路，包括连接在直流输电线路的正极线路和负极线路之间的至少一路的卸荷支路；

所述卸荷支路包括一个或多个的直流卸荷子模块；

所述多个直流卸荷子模块串联在直流输电线路的正极线路和负极线路之间；

所述直流卸荷子模块包括正极输入端和负极输出端，正极输入端和负极输入端之间连接斩波电路以及避雷器。

优选的，所述斩波电路并联缓冲电路，对斩波电路进行缓冲保护。

优选的，所述缓冲电路包括缓冲阻容电路，所述缓冲阻容电路包括电阻，以及与电阻串联的电容，所述电阻连接正极输入端，所述电容与负极输出端连接。

优选的，所述正极输入端与负极输出端之间连接旁路开关。

优选的，所述正极输入端和负极输出端之间连接二极管，二极管的正极与负极输出端连接，二极管的负极与正极输入端连接。

优选的，所述斩波电路包括至少一组的开关器件以及至少一组的耗能器件，开关器件与耗能器件串联在正极输入端和负极输出端之间。

优选的，所述耗能器件包括卸荷电阻。

优选的，所述开关器件采用全控型开关管。