[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：串连设置的集中耗能模块和若干个开关模块；集中耗能模块包括耗能电阻；开关模块包括：功率半导体开关管、直流电容、电容泄放电阻、均压电阻和第一反并联二极管；功率半导体开关管的集电极与电容泄放电阻负极相连，电容泄放电阻的正极与直流电容的正极串连，直流电容的负极与功率半导体开关管的发射极连接，均压电阻与直流电容并联，第一反并联二极管与电容泄放电阻反并联连接，功率半导体开关管的集电极和发射极分别作为开关模块的正极和负极。通过多个开关模块串联的方式，降低了技术实施难度，合理设置电容泄放电阻，将电容吸收的尖峰电压能量泄放掉；并通过调节开关模块的导通占空比来调节泄放功率的大小。

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出至交流电网，富余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。

通过直流耗能装置可以对盈余功率进行泄放，提高系统的故障穿越能力。采用的一种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，投入电阻，电阻的投入将使直流电压下降，当电阻的耗能速度超过直流侧累积能量的速度，直流电压就会下降，关断电阻放电回路，直流电压再上升，通过反复的开通和关断电阻支路以控制直流电压，该方法主要存在的问题包括：一方面，多个串联功率半导体开关器件同时开通和关断存在技术困难；另一方面，耗能电阻在投退时对于直流系统存在功率冲击，而且泄放功率与盈余功率无法实时一致，泄放期间直流电压的波动较大。

为了进一步提高系统稳定性，降低直流耗能装置投入期间对直流系统所造成的电气冲击，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，通过多个开关模块串联的方式，降低了大量功率半导体器件直接串联的方案技术实施难度，合理设置开关模块的电容泄放电阻，实现了在开关模块反复开断时，将电容吸收的功率半导体开关管关断时的尖峰电压能量泄放掉；并通过调节开关模块的导通占空比来调节泄放功率的大小，配合滤波电容，在功率泄放过程中实现盈余功率和泄放功率的平衡，降低了功率泄放期间直流电压的波动，增强了系统的稳定性，解决了耗能装置投退时对系统的电气冲击以及成本高的问题。

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：串连设置的集中耗能模块和若干个开关模块；

所述集中耗能模块包括耗能电阻；

每个所述开关模块包括：功率半导体开关管、直流电容、电容泄放电阻、均压电阻和第一反并联二极管；

所述功率半导体开关管的集电极与所述电容泄放电阻负极相连，所述电容泄放电阻的正极与所述直流电容的正极串连，所述直流电容的负极与所述功率半导体开关管的发射极连接，所述均压电阻与所述直流电容并联，所述第一反并联二极管与所述电容泄放电阻反并联连接，所述功率半导体开关管的集电极和发射极分别作为所述开关模块的正极和负极。

进一步地，所述集中耗能模块还包括：第二反并联二极管；

所述第二反并联二极管与所述耗能电阻反并联连接。

进一步地，所述直流耗能模块还包括：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；