[实用新型]一种柔性直流输电系统耗能装置

说明书

本实用新型公开了一种柔性直流输电系统耗能装置，用于解决交流系统故障时，直流功率盈余导致直流侧产生直流过压的问题，所述耗能装置由多个级联的功率子模块M1～Mn、集中式耗能电阻R1、限流电感L1～L2、隔离开关S1～S2组成；所述功率子模块拓扑由电容C、全控型开关器件T、反并联二极管D、均压电阻R、通流二极管D1、旁路开关BRK及晶闸管VB组成。所述耗能装置用于消耗柔性直流输电系统直流侧盈余功率，配合实现柔直系统交流故障穿越，在故障无法清除时也为风机争取动作时间，保障整个柔直系统的安全可靠。

技术领域

本实用新型属于柔直技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统耗能装置。

背景技术

柔性直流输电系统以其显著的技术优势，非常适合新能源并网、孤岛供电、电网互联等领域，特别是远距离、大容量新能源场合，柔性直流输电系统基本是目前新能源送出最优的解决方案。

目前能源转型、能源升级的需求日益迫切，新能源发展步伐显著提升。我国幅员辽阔，近海与远海风资源丰富，将风资源送出能很好的缓解我国电力紧张的局势。柔性直流输电虽然是目前新能源送出的最优解决方案，但由于风机的机械惯性大，反应时间慢，当陆上柔直站发生交流故障时，风机无法及时切除，新能源送出受阻，造成换流阀能量堆积，模块电压升高、直流电压升高，危害整个系统。针对以上问题，需要给柔直系统增加耗能装置吸收盈余能量，给风机争取动作时间，保护系统安全。目前工程上通常采用晶闸管+耗能电阻的方案，耗能装置接于柔直站交流侧，需要成组投切，但直流电流会流过换流阀，加大了换流阀的耐受压力。

发明内容

本实用新型提供了一种柔性直流输电系统耗能装置，该装置采用功率子模块串联集中式耗能方案，限制盈余能量流向受端换流阀而造成换流阀中模块电压的抬升。

为达到上述目的，本实用新型一种柔性直流输电系统耗能装置，包括n个级联的功率子模块M1～Mn、集中式耗能电阻R1、隔离开关S1和隔离开关S2；隔离开关S1的正端接于直流母线正极，隔离开关S1负端接于功率子模块M1的正端，功率子模块M1～Mn级联，功率子模块Mn的负端接于集中式耗能电阻R1的正端，集中式耗能电阻R1的负端接于隔离开关S2的正端，隔离开关S2的负端接于直流母线负极。

进一步的，功率子模块包括至少一个基本单元，当基本单元的数量大于1时，基本单元的第二端口和与其相邻的第二基本单元的第一端口连接。

进一步的，基本单元包括电容C、全控型开关器件T、反并联二极管D和均压电阻R，电容C的正端、全控型开关器件T的集电极、反并联二极管D的阴极和均压电阻R的正端接于功率子模块端口的正端，电容C的负端、均压电阻R的负端、全控型开关器件T的发射极和反并联二极管D的阴极接于功率子模块的负端。

进一步的，功率子模块端口的正端与导通旁路开关BRK的正端连接，导通旁路开关BRK的负端和功率子模块的负端连接。

进一步的，功率子模块端口的正端与晶闸管VB的阳极连接，晶闸管VB的阴极和功率子模块的负端连接。

进一步的，电容C的负端与通流二极管D1的阳极连接，通流二极管D1的阴极与功率子模块的负端连接。

进一步的，集中式耗能电阻R1为金属电阻。

本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

耗能装置跨接于柔直系统直流侧正、负极母线上，在发生交流电网故障时，耗能装置通过导通所有功率子模块的全控型开关器件T，将盈余能量泄放到集中式耗能电阻R1上，限制直流电压抬升，限制盈余能量流向受端换流阀而造成换流阀中模块电压的抬升，保障了柔直换流阀的安全。在柔直系统停运后，直流电缆上存储了大量的电能，利用耗能装置中耗能电阻消耗能量的特点，可实现直流电缆的快速放电，为系统再次启动创造有利条件。