[发明专利]一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法

说明书

本发明提供一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法，包括耗能电阻R0、多个斩波组件；所有的斩波组件相互串联，串联后再与耗能电阻R0串联；斩波组件包括高速开关T1、缓冲电路；高速开关T1与缓冲电路并联；所述缓冲电路包括缓冲二极管D1、缓冲电容C1、缓冲电阻R1、缓冲开关T2；缓冲开关T2与缓冲电阻R1串联，串联后的电路与缓冲二极管D1并联，并联后的电路与缓冲电容C1串联。是一种用于防止直流输电系统直流侧过压的耗能用斩波电阻支路，采用大功率半导体器件为高速开关直接串联的方式实现斩波支路，通过改进高速开关的缓冲电路，以较少的器件和成本实现维持缓冲电容的电压基本稳定，从而可以从缓冲电容上取电。

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，特别涉及一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法。

背景技术

由于直流输电系统的电压等级很高，要求能够承受高电压并且进行快速开通关断的高速开关技术，这是耗能用斩波电阻支路的技术关键。一般采用多个功率半导体器件串联，控制它们同时开通、同时关断，实现对耗能电阻的斩波控制。为了在高电压隔离下实现对功率半导体器件的快速控制，一般有两种方案为高速开关的动作部件供应能量：用较大功率光纤为高电位部件送能，或者用高频电流通过隔离变压器为高电位部件送能。

不论是采用大功率光纤为高电位送能，还是采用高频电流通过隔离变压器为高电位送能，都存在成本高，体积大的问题。专利CN111030158A依靠功率半导体器件的缓冲电容上的能量解决了这个问题，但为了解决缓冲电容上的电压可能长时间为0的问题，在缓冲电容之后连接二极管、大容量电容存储能量，再连接DC/DC变换器，为功率半导体器件的控制提供电源。这种方法需要额外的大容量电容存储能量，电路比较复杂。

另一方面，传统的缓冲电路中，每次功率半导体器件开通时，缓冲电容上的能量会全部消耗在缓冲电阻上，显著增加了缓冲电阻的损耗，而且限制了缓冲电容的设计容量，影响了缓冲电路的效果。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种耗能用斩波电阻支路及其控制方法，采用大功率半导体器件为高速开关直接串联的方式实现斩波支路，通过改进高速开关的缓冲电路，以较少的器件和成本实现维持缓冲电容的电压基本稳定，从而可以从缓冲电容上取电。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种耗能用斩波电阻支路，连接在直流输电线路的正负端，包括耗能电阻R0、多个斩波组件；所有的斩波组件相互串联，串联后再与耗能电阻R0串联；

所述的斩波组件包括由可关断功率器件组成的高速开关T1、缓冲电路；高速开关T1与缓冲电路并联；

所述缓冲电路包括缓冲二极管D1、缓冲电容C1、缓冲电阻R1、缓冲开关T2；所述缓冲开关T2与缓冲电阻R1串联，串联后的电路与缓冲二极管D1并联，并联后的电路与缓冲电容C1串联。

进一步地，所述的高速开关T1由高压IGBT及其反并联二极管组成。

进一步地，所述的缓冲开关T2为高压IGBT。

进一步地，所有的斩波组件还包括平衡电阻R2，平衡电阻R2并联在缓冲电容C1两端或并联在高速开关T1两端。

进一步地，还包括机械开关K1、平衡电阻R2；机械开关K1、高速开关T1及缓冲电路并联，平衡电阻R2并联在缓冲电容C1两端或并联在高速开关T1两端。

进一步地，还包括控制板卡及DC/DC变换器，所述的控制板卡为耗能用斩波电阻支路的控制板卡，用于控制高速开关T1和缓冲开关T2，DC/DC变换器的输入端连接接缓冲电容C1，输出端为控制板卡供电。

进一步地，所述的一种耗能用斩波电阻支路的控制方法，包括如下：