[实用新型]一种直流耗能装置

说明书

本实用新型公开了一种直流耗能装置，包括：串连连接的耗能电阻和若干个分压模块；分压模块包括：第一功率半导体开关管、第二功率半导体开关管、直流电容、反并联二极管、均压电阻；分压模块的输入端与第一功率半导体开关管的集电极连接，其输出端与第一功率半导体开关管的发射极连接；第二功率半导体开关管的发射极与第一功率半导体开关管的集电极连接，其集电极与直流电容的正极连接；直流电容的负极与第一功率半导体开关管的发射极连接；反并联二极管的正极与第二功率半导体开关管的发射极连接，其负极与第二功率半导体开关管的集电极连接；均压电阻与直流电容并联连接。通过斜坡化投退策略控制分压模块的投切，降低了耗能电阻电压变化率和对直流系统的冲击，具有高性能、高可靠性和低成本的优点。

技术领域

本实用新型涉及高压直流输电技术领域，特别涉及一种直流耗能装置。

背景技术

柔性直流输电技术具有不存在换相失败，电压谐波含量少波形质量高，能快速调节有功功率与无功功率等优势。这些技术优势，使柔性直流技术在电力系统中产生了广泛的应用需求，如大规模清洁能源的接入、汇集与输送，孤岛无源负荷供电。当柔性直流输电技术应用于新能源系统送出时，当受电端发生故障导致交流电网电压跌落时，有功功率无法送出或者只能部分送至交流电网，多余的有功功率造成直流输电线路的电压升高，危害柔性直流换流阀等设备的安全。

现有技术中，采用的方法是将功率半导体器件直接串联，当直流电压过高时，通过电力电子器件的控制投入耗能电阻，耗能电阻将使直流电压下降，当耗能电阻的耗能速度超过直流侧能量累积的速度，直流电压就会下降，关断耗能电阻放电回路，直流电压再上升，通过反复的开通和关断耗能电阻支路来控制直流电压。上述方法主要存在的问题在于：在关断时，由于多个功率半导体开关器件同时关断存在技术困难，很难保证一致性，一旦关断不同步，就会有导通慢的器件或关断快的器件承受过电压而损坏；另一方面，耗能电阻在投退时对于直流系统的功率冲击也比较大。现有的另外一种技术主要是将耗能电阻分散布置在多个子模块中，通过调节所投入的耗能电阻数量，来调节泄放功率，达到泄放功率和盈余功率的平衡，降低耗能期间直流电压的波动，但该方法的成本较为高昂。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种直流耗能装置，通过采用与耗能电阻均串连的多个分压模块，解决了现有技术中多个串连功率半导体开关器件难以实现同时导通或关断的技术问题，在切除所有分压模块后通过耗能电阻进行盈余功率泄放，通过斜坡化投退策略控制分压模块的投切，降低了耗能电阻电压变化率和对直流系统的冲击，具有高性能、高可靠性和低成本的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种直流耗能装置，包括：串连连接的耗能电阻和若干个分压模块；

所述分压模块包括：第一功率半导体开关管、第二功率半导体开关管、直流电容、反并联二极管、均压电阻；

所述分压模块的输入端与所述第一功率半导体开关管的集电极连接，其输出端与所述第一功率半导体开关管的发射极连接；

所述第二功率半导体开关管的发射极与所述第一功率半导体开关管的集电极连接，其集电极与所述直流电容的正极连接；

所述直流电容的负极与所述第一功率半导体开关管的发射极连接；

所述反并联二极管的正极与所述第二功率半导体开关管的发射极连接，其负极与所述第二功率半导体开关管的集电极连接；

所述均压电阻与所述直流电容并联连接。

进一步地，所述分压模块还包括：旁路开关；

所述旁路开关与所述第一功率半导体开关管并联连接。

进一步地，所述直流耗能装置还包括：第一隔离开关和/或第二隔离开关；

所述第一隔离开关设置于所述直流耗能装置的输入端；