[发明专利]一种能量吸收电路及能量吸收方法

说明书

本发明公开了一种能量吸收电路，该电路拓扑由并联型能量吸收模块和快速隔离开关组成。并联型能量吸收模块由吸收电容、全控型开关管和二极管等构成，位于正极线路和负极线路之间。快速隔离开关分别并联于正极线路上的限流电抗器两侧和负极线路上的限流电抗器两侧。能量吸收模块可以有效吸收限流电抗器和直流线路上的故障能量，减小直流断路器耗能支路需要吸收的能量。同时通过控制开关管和快速隔离开关的开断可以对故障进行二次检测，实现故障性质的判别和故障的准确定位。

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种能量吸收电路及能量吸收方法。

背景技术

随着模块化多电平换流器(MMC)技术的发展，基于电压源换流器技术的高压直流输电(VSC-HVDC)逐渐取代了传统的基于晶闸管技术的高压直流输电(LCC-HVDC)，具有有功和无功独立控制、不存在换相失败、谐波水平低等特点。其中，基于半桥模块化多电平换流器(HB-MMC)的柔性直流输电技术由于发展较早、控制方法相对简单、技术较为成熟，在实际工程中得到了广泛的应用。

然而，基于HB-MMC的柔性直流系统由于控制方式和自身拓扑结构的特殊性，在发生直流侧短路故障时，由于系统惯量小，故障电流上升速度极快、幅值极高，往往在几个毫秒内就超过器件的耐受能力，因此必须依赖直流断路器快速隔离故障。直流断路器一方面需要承受因HB-MMC迅速放电带来的巨大电压、电流应力，另一方面需要吸收极大的故障能量，包括储存于限流电抗器和系统等效电感中的磁场能量以及电源提供的能量，这对于直流断路器的耐压、耐流性能以及耗能支路的设计提出了挑战。同时，在故障隔离后，为了减小输电中断带来的损失，需要尽快重合直流断路器，恢复系统运行。由于直流系统的“低阻尼”特点，直流断路器一旦重合于永久性故障，将使得直流系统短时间内遭受故障二次冲击，因此需要对故障进行二次检测从而判断故障性质。

目前现有的柔性直流输电系统中故障能量吸收方法多为串联型吸收方法和换流器侧吸收方法。串联型吸收方法包括混合式直流断路器的金属氧化物避雷器 (MOA)耗能支路、电阻型故障限流器等。然而MOA单体吸收能量十分有限、电阻型故障限流器需要配置复杂的水冷系统，正常工作时损耗较大，不适用于工程。换流器侧吸收方法需要对MMC的子模块进行改造，并不适用于纯粹的半桥子模块MMC拓扑。同时，现有直流系统重合方法均为直流断路器直接重合，无法完全避免二次冲击问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能量吸收电路，能够在吸收故障能量的同时实现故障的二次检测。

本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种能量吸收电路，包括：

能量吸收模块：用于吸收故障能量；

所述能量吸收模块包括二极管T₁、二极管T₂、二极管T₃、电容C、开关管 T₄、开关管T₅、二极管T₆、二极管T₇；所述二极管T₆和开关管T₄反向并联，二极管T₁的阴极和阳极直流线路相接于直流断路器和限流电抗器之间的A点，其阳极与开关管T₄的发射极、二极管T₆的阳极、二极管T₂的阴极相连接于B 点；开关管T₄的集电极与二极管T₆的阴极、二极管T₂的阴极、电容C的阳极相接于D点；二极管T₃的阳极与开关管T₅的发射极、二极管T₇的阳极、电容C 的阴极相连接于E点；二极管T₂的阳极与开关管T₅的集电极、二极管T₇的阴极连接于F点；F点与阴极直流电路相接于直流断路器和限流电抗器之间的G点。