[发明专利]一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑

说明书

本发明提供一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑，通过在开关子模块上增加第二可控半导体器件T2，有效的解决了半导体开关内的可控半导体器件单一化，避免了单只可控半导体开关拒动时，导致半导体开关无法使用，增加第二可控半导体器件T2可有效的代替拒动后的第一可控半导体器件T1，提高了半导体开关的可持续性，保证了开关子模块可有效旁路，使可控半导体器件T1故障后，不会炸裂MOV。解决了海上风电柔性直流输电系统当陆上站发生交流故障时，能量泄放装置能消耗盈余能量，避免故障扩散到海上系统；实现监测直流电流,泄放盈余能量；通过预设目标直流电压,可靠抑制直流过压；使紧急功率控制成为可能，给运维人员更多控制。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体为一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑。

背景技术

随着海上柔性直流输电技术的发展，电力传输可靠性逐渐成为了一个不可忽略的技术指标。针对系统交流故障，通过外加耗能装置成为了一种可执行的故障穿越方案.目前耗能装置技术路线主要分两种，分布式和集中式。分布式与换流阀技术路线一致，实现相对简单。集中式相对分布式技术上没有采用多模块串联的方式，而是采用多个开关组件串联的方式，再附加一些保护及均压器件，依靠开关的同时动作，实现能量的泄放。目前集中式耗能装置的工程化应用仍存在一些问题，比如半导体开关冗余用尽过快，在半导体开关组件中的所设置的半导体器件单一化，导致若损坏后，没有器件代替工作，从而影响整个半导体开关组件的工作。

发明内容

针对现有技术中如半导体开关子模块内的可控半导体器件单一化存在若单只可控半导体开关拒动时，没有器件代替工作的问题使开关子模块无法旁路，退出系统运行；本发明提供一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑，该装置拓扑结构简单，操作方便，有效的解决开关组件中可控半导体器件单一化带来的可靠性差的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑，包括在直流母线DC上依次连接的第一隔离开关S1、第一电抗器L1、耗能装置M、第二电抗器L2、耗能电阻R和第二隔离单元S2；所述耗能装置M包括若干个级联的开关组件m；其中一个开关组件m包括至少一个开关子模块；所述开关子模块内包括第一可控半导体器件T1、第二可控半导体器件T2、吸收电阻R1、均压电阻R2、限压器MOV、二极管D1和吸收电容C；

第一可控半导体器件T1的集电极、二极管D1的负极、限压器MOV的一端、均压电阻R2的一端、吸收电阻R1的一端和第二可控半导体器件T2的集电极连接开关子模块端口正端；所述电容C的一端、吸收电阻R1的另一端、限压器MOV的另一端、第一可控半导体器件T1的发射极、第二可控半导体器件T2的发射极和二极管D1的阳极连接开关子模块端口负端设置。

优选的，限压器MOV、吸收电阻R1和第二可控半导体器件T2并联在开关子模块的正负端口之间设置。

优选的，均压电阻R2和电容C串联后并联在开关子模块的正负端口之间设置。

优选的，第一可控半导体器件T1与二极管D1并联后并联在开关子模块的正负端口之间设置。

优选的，第一可控半导体器件T1为绝缘栅双极型晶体管IGBT、电子注入增强门极晶体管IEGT、双模式绝缘栅晶体管BIGT、集成门极换流晶闸管IGCT、可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR或晶闸管。

优选的，第二可控半导体器件T2为绝缘栅双极型晶体管IGBT、电子注入增强门极晶体管IEGT、双模式绝缘栅晶体管BIGT、集成门极换流晶闸管IGCT、可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR或晶闸管。

优选的，二极管D1为普通二极管或快恢复二极管。

优选的，一个所述开关组件m包括至少一个开关子模块，当开关子模块的数量大于1时，开关子模块的负端口与其相邻的开关子模块的正端口连接。