[实用新型]一种柔性直流输电系统直流侧耗能装置

说明书

本实用新型公开了一种柔性直流输电系统直流侧耗能装置，用于解决交流系统故障时，直流功率盈余导致直流侧产生直流过电压的问题，每个模块主要由旁路开关、二极管、电容器、全控型电力电子开关器件及其反并联二极管、功率电阻器构成，旁路开关并联在模块输出端口两端，直流电容的正极接模块输出端口的高压端，直流电容的负极二极管的阳极，全控型电力电子器件的集电极接模块输出端口高压端，全控型电力电子器件的发射机接功率电阻器的一端，功率电阻器的另一端接直流电容的负极，直流电容负极与二极管阳极连接，二极管阴极与模块输出端口低压端连接。多个这样的模块串联后可以构成大功率的耗能装置，用于消耗柔性直流输电系统直流侧盈余功率。

技术领域

本实用新型属于柔直技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统直流侧耗能装置。

背景技术

柔性直流输电系统以其显著的技术优势，非常适合新能源并网、孤岛供电、电网互联等领域，特别是远距离、大容量新能源场合，柔性直流输电系统基本是目前新能源送出最优的解决方案。

目前能源转型、能源升级的需求日益迫切，新能源发展步伐显著提升。我国幅员辽阔，近海与远海风资源丰富，将风资源送出能很好的缓解我国电力紧张的局势。柔性直流输电虽然是目前新能源送出的最优解决方案，但由于风机的机械惯性大，反应时间慢，当陆上柔直站发生交流故障时，风机无法及时切除，新能源送出受阻，造成换流阀能量堆积，模块电压升高、直流电压升高，危害整个系统。针对以上问题，目前常用的解决方案是增加耗能装置，吸收盈余能量，给风机动作争取时间，保护系统安全。其中一种耗能方式是晶闸管+耗能电阻，耗能装置接于柔直站交流侧，需要成组投切，但直流电流会流过换流阀，加大了换流阀的耐受压力；另一种耗能方式是全控器件+集中式电阻，耗能装置接于柔直站直流侧，可替换流阀分担部分直流电流，减轻换流阀的压力，但该方案有较大电流变化率，且全控器件的触发一致性和均压也是难点。

发明内容

本实用新型提供了一种柔性直流输电系统直流侧耗能装置，该装置由至少两个分布式子模块级联组成，跨接于直流侧正负极母线上，在发生交流电网故障时，通过主动控制方式，将盈余能量泄放到分布式子模块的耗能电阻上，限制分布式子模块电容上升，进而限制直流电压抬升。通过规定时间内泄放柔直系统额定功率来设计分布式子模块耗能电阻的能量耐受能力，在交流故障无法顺利穿越时，为风机争取一定的动作时间，保障系统的安全。

为达到上述目的，本实用新型一种柔性直流输电系统直流侧耗能装置，包括多个级联的分布式子模块，分布式子模块包括直流电容C、全控型开关器件T、耗能电阻R1、反并联二极管D1以及通流二极管D3；直流电容C的正极接于全控型开关器件T的集电极、反并联二极管D1的阴极、功率模块输出端口的正极；直流电容C的负极接于耗能电阻R1的负端；耗能电阻R1的正端接于全控型开关器件T的发射极、反并联二极管D1的阳极；通流二极管D3连接于直流电容C和功率模块输出端口之间。

进一步的，分布式子模块的输出端口并联有旁路开关K。

进一步的，分布式子模块的输出端口的正极和分布式电感的第一端连接，分布式电感L的第二端与旁路开关一端连接。

进一步的，耗能电阻R1两端并联有反并联二极管D2。

进一步的，直流电容C两端并联有静态均压电阻R2。

进一步的，通流二极管D3的阴极和直流电容C的正极连接，通流二极管D3的阳极和分布式子模块的输出端口的正极连接。

进一步的，通流二极管D3的阳极和直流电容C的负极连接，通流二极管D3的阴极和分布式子模块的输出端口的负极连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

1.耗能装置采用分布式子模块级联形式，受直流电容电压支撑的有益影响，耗能装置具有较小的电压变化率；