[发明专利]一种用于直流系统的能量吸收电路及其控制方法

说明书

本发明提供一种用于直流系统的能量吸收电路及其控制方法，能量吸收电路连接在直流系统的正极直流母线和负极直流母线之间，包括串联的电抗器和多个子模块；子模块包括多个二极管以及与二极管连接的直流均压和耗能电路；本发明通过设置电抗器，大大降低了能量吸收电路在充电过程中暂态电气应力，减小了装置的损坏概率，降低子模块串的电气设计裕度，成本低，且通过不控整流电路使得能量吸收电路能够承受正负极母线电压反转，在直流极母线电压反转等工况下，不会造成正负极极母线之间短路，在子模块发生故障时，闭合故障子模块的机械开关将故障子模块旁路，提高了直流系统的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及直流输配电技术领域，具体涉及一种用于直流系统的能量吸收电路及其控制方法。

背景技术

当今输配电技术主要由两种方式组成，即交流输配电和直流输配电。当前，交流输配电技术仍然占据着主导地位。但是，在高电压、长距离、大容量输电以及交流电网互联等应用场景下，交流输电系统具有电力走廊宽、缺乏稳定性以及容量受限等缺点，采用电缆供电还存在无功补偿容量大、电压控制困难的问题；在给直流负荷供电场景下，交流配电方式存在变换层级多、效率低等不足。与交流输电相比，直流输电在远距离输电中具有投资少，运行损耗低等优势，采用柔性直流输电方式无需专设无功补偿设备，非常适合于海上及陆上风电场并网、电网互联、孤岛与弱电网供电、城市供电。

直流输电系统主要分为基于电网换相的直流输电系统(LCC)、基于电压源换流器的柔性直流输电系统(VSC)和基于LCC和VSC的混合直流输电系统。当交流系统故障时，直流系统可能会出现过电压，严重危及设备及电网安全，需要采取措施快速可控吸收直流系统过电压能量。

现有的分布式直流系统能量吸收装置中功率器件/模块和吸收电阻均分散布置，IGBT/IGCT阀每桥臂由多个子模块(SM)串联构成，各子模块可独立控制。每个子模块对应一个单独的吸收电阻，当子模块中的IGBT导通时，该子模块电阻投入并消耗有功功率。通过控制投入的子模块数目，即可连续调节吸收电路所消耗的功率，实现相对平滑的工作特性，易于适应各种不同程度的故障，同时也可以避免开关器件的直接串联。子模块数目越多，功率调节特性越平滑。但是现有的分布式直流系统能量吸收装置在充电过程中暂态电气应力较大，导致装置易损坏。

发明内容

为了克服上述现有技术中暂态电气应力大易导致装置损坏的不足，本发明提供一种用于直流系统的能量吸收电路，其连接在直流系统的正极直流母线和负极直流母线之间，包括串联的电抗器和多个子模块；

子模块包括多个二极管以及与二极管连接的直流均压和耗能电路；

所述多个二极管用于将直流系统的正极性电压或负极性电压整流为正极性电压；

所述直流均压和耗能电路用于对子模块进行均压和能量耗散；

所述电抗器用于抑制能量吸收电路的充电浪涌电流。

所述多个子模块包括二极管(1)、二极管(2)、二极管(3)和二极管(4)；

所述直流均压和耗能电路包括储能电容(5)、可关断器件(6)、吸收电阻(7)和取能单元；

所述二极管(1)的正极和二极管(2)的负极连接，作为子模块的第一端口，所述二极管(3)的正极和二极管(4)的负极连接，作为子模块的第二端口，所述二极管(1)和二极管(3)各自的负极均连接公共点A，所述二极管(2)和二极管(4)各自的正极均连接公共点B，所述储能电容(5)两端分别连接公共点A和公共点B，所述可关断器件(6)和吸收电阻(7)串联后，连接于公共点A和公共点B之间；

所述取能单元与储能电容(5)连接，用于从储能电容(5)获取电能。

所述电抗器为1个或两个。

所述电抗器为1个且所述能量吸收电路接入单向偏置直流系统时，所述正极直流母线或负极直流母线接地。