[发明专利]一种模块式分布电阻耗能装置、控制方法及存储介质

说明书

本申请属于直流输电技术领域，涉及一种模块式分布电阻耗能装置、控制方法及存储介质。模块式分布电阻耗能装置包括机械开关，用于防止旁路故障耗能子模块对整个耗能装置的运行产生不利影响；混合桥型电路，用于根据直流线路极性，控制直流电容的双向充电；耗能控制电路，用于控制耗能电阻的投入与否，对耗能参考功率进行实时检测。本发明借助于二极管与电力电子开关混合桥型改进电路的双向充电功能，在已有装置的每个子模块中添加了混合桥型电路，并依靠所提出的混合桥型电路与耗能电阻投切电路的协调控制方法，在满足了耗能装置在极性可变直流系统中的应用要求的同时，实现了耗能功率的平滑调节，对于拓宽耗能装置的应用范围具有重要意义。

技术领域

本申请属于直流输电技术领域，具体而言涉及一种模块式分布电阻耗能装置、控制方法及存储介质。

背景技术

随着电力电子技术的发展，直流输电技术目前已经成为高压大容量输电的首选方案，且在新能源的送出系统中扮演着越来越重要的角色。在基于直流输电技术的新能源送出领域中，直流耗能装置是交流故障时直流系统实现故障穿越的重要物理装置。目前已经提出的直流耗能装置根据主电路结构的不同主要可以分为三类：开关器件串联阀耗能电路、模块化分布电阻耗能电路以及模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，以下简称MMC)型集中电阻耗能电路。其中，开关器件串联阀耗能电路中由于存在着大量开关器件的串联，其动态均压在实际应用是一个很大的挑战，实现难度非常大。同时，由于采用的是两电平斩波方式，装置的dv/dt和di/dt值非常高，影响故障穿越性能。MMC集中电阻耗能电路虽然避免了大量开关的集中串联，但链式全桥的使用过大增加了耗能装置的成本，不利于系统建设的经济性。

发明内容

本公开旨在至少一定程度上解决上述技术问题，基于发明人对以下事实和问题的发现和认识，虽然模块化分布电阻耗能电路便成了目前实际工程应用中耗能装置的主要方案，且已在欧洲北海风电场等工程中进行了应用，但是目前的模块化分布电阻耗能装置方案只适用于基于电压源型换流器(Voltage Source Converter，以下简称VSC)的直流系统，而不能适用于基于VSC与电网换相换流器(Line Commutated Converter，以下简称LCC)的混合直流送出系统，以及仅基于LCC的直流输电系统。这是由于LCC换流站的存在，使得系统出现潮流反向时，必须反转直流线路两极的电压，从而影响现有模块化分布电阻耗能装置对其子模块电容进行充放电，造成其不能正常运行。

有鉴于此，本公开提出一种模块式分布电阻耗能装置、控制方法及存储介质，对其控制原理进行了详细的分析，以解决相关技术中的技术问题。

根据本公开的第一方面，提出了模块式分布电阻耗能装置，该装置由N个耗能子模块级联而成，每个耗能子模块包括：

一个机械开关MS，用于防止旁路故障耗能子模块对整个耗能装置的运行产生不利影响；

一个混合桥型电路，用于根据直流线路极性，控制直流电容的双向充电；

一个耗能控制电路，用于控制耗能电阻的投入与否，对耗能参考功率进行实时检测。

可选地，所述耗能子模块中，前置电感L_aux、第一双向电力电子开关S_aux1的集电极、第一二极管D₁的阴极相互连接后构成耗能子模块的第一端子T1；所述的第二双向电力电子开关S_aux2的集电极、第二二极管D₂的阴极相互连接后构成耗能子模块的第二端子T2；所述的第一二极管D₁的阳极、第二二极管D₂的阳极、单向电力电子开关S的集电极和直流电容C的正极相互连接；所述的第一双向电力电子开关S_aux1的发射极、第二双向电力电子开关S_aux2的发射极、单向电力电子开关S的发射极和直流电容C的负极相互连接。

根据本公开的第二方面，提出了模块式分布电阻耗能装置的控制方法，包括：