CN111525531B - 一种含极间电容的直流耗能装置 - Google Patents

一种含极间电容的直流耗能装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111525531B
CN111525531B CN202010302038.XA CN202010302038A CN111525531B CN 111525531 B CN111525531 B CN 111525531B CN 202010302038 A CN202010302038 A CN 202010302038A CN 111525531 B CN111525531 B CN 111525531B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
full
control
switch
stabilizing circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010302038.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111525531A (zh
Inventor
余占清
曾嵘
许超群
陈政宇
刘宇畅
崔康生
张翔宇
赵彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202010302038.XA priority Critical patent/CN111525531B/zh
Publication of CN111525531A publication Critical patent/CN111525531A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111525531B publication Critical patent/CN111525531B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本发明提供一种含极间电容Cd的直流耗能装置，所述直流耗能装置包括：极间电容Cd、电力电子开关模块SP、电阻R，SP和电阻R串联构成SP‑R串联结构，SP的一端连接至所述电阻R一端；所述极间电容Cd与所述SP‑R串联结构并联，所述电力电子开关模块SP的另一端连接至所述极间电容Cd的一端，所述电阻R的另一端连接至所述极间电容Cd的另一端，所述SP‑R串联结构构成所述极间电容Cd的稳压电路；SP包括一个开关子模块或多个串联的开关子模块。本发明的直流耗能装置可在直流耗能装置进行投切时，平抑直流母线电压，保证直流耗能装置总体的故障穿越性能，进一步地稳定了电压波动，提高电力电子器件的可靠性和安全性。

Description

一种含极间电容的直流耗能装置
技术领域
本发明属于本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种含极间电容的直流耗能装置。
背景技术
近年来，高压直流输电技术得到高速发展，海上风电场并网柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的应用越来越广泛。直流耗能装置是其中的关键装备。
VSC-HVDC在正常运行时，风电机组以孤岛方式接入时所发出的能量与受端交流电网消耗的能量保持平衡。而当受端交流电网发生故障时，其所消耗的能量减小，使得受端交流电网的接纳功率的能力受限。而送端风电场由于无法直接获得受端交流电网的频率和电压信息，短时间内电压和频率不会变化，导致能量在直流线路上积累，盈余功率流入换流器，换流器子模块中电容被充电，电容电压上升，导致所述直流线路电压上升。若受端换流站对直流线路的控制失效，严重时将导致所述直流线路跳开。为避免故障，需要通过应用直流耗能装置来消耗能量的方式消耗所述盈余功率，以提升故障穿越能力。
目前已有的直流耗能装置方案均为通过斩波电路或模块化多电平电路的方式，来控制功率或者说能量的消耗。然而，这些已有的方案均会因为在斩波过程中、在限流电抗和桥臂电抗上的电压降落所导致的直流电压波动过大，且存在着直流耗能装置的电流断续甚至反向的问题，这些问题严重的会导致直流系统闭锁故障。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种含极间电容的直流耗能装置。
本发明提供的含极间电容的直流耗能装置包括：极间电容Cd、电力电子开关模块SP、电阻R，
其中，
所述电力电子开关模块SP和电阻R串联构成SP-R串联结构，所述电力电子开关模块SP的一端连接至所述电阻R一端；
所述极间电容Cd与所述SP-R串联结构并联，所述电力电子开关模块SP的另一端连接至所述极间电容Cd的一端，所述电阻R的另一端连接至所述极间电容Cd的另一端，所述SP-R串联结构构成所述极间电容Cd的稳压电路；
所述电力电子开关模块SP包括一个开关子模块或多个串联的开关子模块。
进一步，
所述极间电容Cd的一端连接至一条直流母线；
所述极间电容Cd的另一端连接至另一条直流母线。
进一步，
所述开关子模块包括：全控开关器件T1，功率器件D1，辅助稳压电路，
其中，
所述全控开关器件T1和所述功率器件D1构成反并联结构，即所述全控开关器件T1的第一电极与所述功率器件D1的第二电极连接，且所述全控开关器件T1的第二电极与所述功率器件D1的第一电极连接；
所述辅助稳压电路与所述全控开关器件T1并联，所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极，所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述全控开关器件T1的第一电极作为所述开关子模块的一端，所述全控开关器件T1的第二电极作为所述开关子模块的另一端。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：全控开关器件T2，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述全控开关器件T2与所述功率器件D2构成反并联结构，即所述全控开关器件T2的第一电极与所述功率器件D2的第二电极连接，且所述全控开关器件T2的第二电极与所述功率器件D2的第一电极连接；
所述全控开关器件T2的第二电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述缓冲电容Cs和所述静态均压电阻Rs并联，且所述缓冲电容Cs的一端连接至所述全控开关器件T2的第一电极，所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：全控或半控开关器件TD，子模块耗能电阻RD，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述全控或半控开关器件TD与所述子模块耗能电阻RD构成TD-RD串联结构，所述全控或半控开关器件TD的第一电极连接至所述子模块耗能电阻RD的一端；
所述TD-RD串联结构与所述功率器件D2并联，所述子模块耗能电阻RD的另一端连接至所述功率器件D2的第二电极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极连接至所述功率器件D2的第一电极；
所述全控或半控开关器件TD的第二电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述缓冲电容Cs和所述静态均压电阻Rs并联，且所述缓冲电容Cs的一端连接至所述子模块耗能电阻RD的另一端，所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：全控或半控开关器件TD，子模块耗能电阻RD，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述功率器件D2的第一电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述全控或半控开关器件TD与所述子模块耗能电阻RD构成TD-RD串联结构，所述全控或半控开关器件TD的第一电极连接至所述子模块耗能电阻RD的一端；
所述缓冲电容Cs、所述TD-RD串联结构、所述静态均压电阻Rs三者并联，所述缓冲电容Cs的一端与所述子模块耗能电阻RD的另一端及所述功率器件D2的第二电极连接；
所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：子模块耗能电阻RD，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述功率器件D2的第一电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极，所述功率器件D2的第二电极连接至所述缓冲电容Cs的一端；
所述功率器件D2与所述子模块耗能电阻RD并联；
所述缓冲电容Cs和所述静态均压电阻Rs并联；
所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：子模块耗能电阻RD，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV，
其中，
所述子模块耗能电阻RD和所述缓冲电容Cs构成RD-Cs串联结构，所述子模块耗能电阻RD的一端连接至所述缓冲电容Cs的一端；
所述RD-Cs串联结构、所述静态均压电阻Rs、所述金属氧化物避雷器MOV三者并联；
所述子模块耗能电阻RD的另一端作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV，
其中，
所述缓冲电容Cs、所述静态均压电阻Rs、所述金属氧化物避雷器MOV三者并联；
所述缓冲电容Cs的一端作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述辅助稳压电路包括：静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV，其中，
所述静态均压电阻Rs和所述金属氧化物避雷器MOV并联；
所述静态均压电阻Rs的一端作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述静态均压电阻Rs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
进一步，
所述极间电容Cd为滤波电容。
进一步，
所述全控开关器件T1和T2为下列器件之一：绝缘栅双极型晶体管、注入增强门极晶体管、集成门极换流晶闸管、门级可关断晶闸管，
所述全控开关器件T1和T2为绝缘栅双极型晶体管或注入增强门极晶体管时，所述全控开关器件T1和T2的第一电极为集电极，所述全控开关器件T1和T2的第二电极为发射极；
所述全控开关器件T1和T2为集成门极换流晶闸管或门级可关断晶闸管时，所述全控开关器件T1和T2的第一电极为阳极，所述全控开关器件T1和T2的第二电极为阴极。
进一步，
所述功率器件D1和D2均为功率二极管；
所述功率器件D1和D2的第一电极为阳极；
所述功率器件D1和D2的第二电极为阴极。
进一步，
所述全控或半控开关器件TD为下列器件之一：晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、注入增强门极晶体管、集成门极换流晶闸管、门级可关断晶闸管，
所述全控或半控开关器件TD为绝缘栅双极型晶体管或注入增强门极晶体管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为集电极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为发射极；
所述全控或半控开关器件TD为晶闸管、集成门极换流晶闸管或门级可关断晶闸管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为阳极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为阴极。
本发明的直流耗能装置采用极间的滤波电容，可以在直流耗能装置进行投切时，将其电流保持连续，减小电流变化率，从而减小在电抗器上的电势降落，进而消除电压毛刺，从而平抑直流母线电压；可保证直流耗能装置总体的故障穿越性能，尽可能减小直流电压的变化，进一步地稳定了电压波动；极间滤波电容可以减小直流耗能装置的电力电子器件们在关断时的电压上升率，从而减小电力电子器件在开断时的电应力，从而进一步提高电力电子器件的可靠性和安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构一；
图2示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构二；
图3示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构三；
图4示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构四；
图5示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构五；
图6示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构六；
图7示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构七；
图8示出了根据本发明实施例的含极间电容的直流耗能装置的拓扑结构八。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的含极间电容的直流耗能装置可能包含多种电路拓扑结构，图1至图8展示了其中一部分的电路拓扑结构。除各附图所示出的电路拓扑结构之外，其它具有相同工作原理的电路拓扑结构同样适用，也均在本专利保护范围之内。
在图1至图8中，Cdc和Cdc1为所述极间电容，所述极间电容连接于两条直流母线之间，各附图中两条直流母线与所述极间电容之间的电感为连接线带来的杂散电感。SP和SP1为电力电子开关模块，R和R1为电阻，SM1-SMn为串联构成所述电力电子开关模块的各串联子模块，所述各串联子模块均为开关子模块，其中，T1和T2为全控开关器件，包括但不限于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、注入增强门极晶体管(IEGT)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、门级可关断晶闸管(GTO)等全控开关器件；D1和D2为功率二极管，包括但不限于普通型二极管和快恢复二极管；TD为全控或半控开关器件，包括但不限于晶闸管(SCR)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、注入增强门极晶体管(IEGT)、集成门极换流晶闸管(IGCT)、门级可关断晶闸管(GTO)等；Cs和Rs分别为缓冲电容和静态均压电阻；MOV为吸收能量用的金属氧化物避雷器；RD为子模块耗能电阻。下面以IGBT作为图1-图4中全控开关器件T1和T2，以GTO作为图2和图3中全控或半控开关器件TD、并以GTO作为图5-图7中全控开关器件T1为例，说明本发明的具体实施方式。
由图1至图7可知，电力电子开关模块SP与电阻R构成SP-R串联结构，极间电容Cdc与SP-R串联结构并联并连接于两条直流母线之间。而在图8中，电力电子开关模块SP1与电阻R1构成SP1-R1串联结构，电力电子开关模块SP与电阻R构成图1中的SP-R串联结构，SP1-R1串联结构与SP-R串联结构串联连接于两条直流母线之间，其中，R1、SP1、SP、R顺序串联；极间电容Cdc1与SP1-R1串联结构并联，极间电容Cdc与SP-R串联结构并联。
在图1至图7中，T1与D1构成反并联结构，即T1的集电极与D1的阴极连接且T1的发射极与D1的阳极连接；T1的集电极(T1为IGBT时)或阳极(T1为GTO时)作为所述开关子模块的一端，T1的发射极(T1为IGBT时)或阴极(T1为GTO时)作为所述开关子模块的另一端。所述开关子模块中还包括辅助稳压电路。下面详述图1至图7中的各辅助稳压电路。
图1所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第一种电路拓扑结构。第一种电路拓扑结构中，IGBT T2，功率二极管D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs构成了辅助稳压电路。其中，T2与D2构成反并联结构，即T2的集电极与D2的阴极连接且T2的发射极与D2的阳极连接；Cs和Rs并联，且Cs的一端连接至T2的集电极，Cs的另一端连接至T1的发射极；T2的发射极连接至T1的集电极。
图2所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第二种电路拓扑结构。第二种电路拓扑结构中，GTO TD，子模块耗能电阻RD，功率二极管D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs构成了辅助稳压电路。其中，TD与RD构成TD-RD串联结构，TD的阳极与RD的一端连接，且TD的阴极与IGBT T1的集电极连接；TD-RD串联结构与D2并联，RD的另一端与D2的阴极连接，且TD的阴极与D2的阳极连接；Cs和Rs并联，且Cs的一端连接至D2的阴极，Cs的另一端连接至T1的发射极。
图3所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第三种电路拓扑结构。第三种电路拓扑结构中，功率二极管D2，缓冲电容Cs，子模块耗能电阻RD，GTO TD，静态均压电阻Rs构成了辅助稳压电路。其中，D2的阳极连接至IGBT T1的集电极；Cs的一端连接至D2的阴极，Cs的另一端连接至T1的发射极；TD与RD构成TD-RD串联结构，TD的阳极与RD的一端连接；Cs、TD-RD串联结构、Rs三者并联，RD的另一端连接至D2的阴极，TD的阴极连接至T1的发射极。
图4所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第四种电路拓扑结构。第四种电路拓扑结构中，功率二极管D2，子模块耗能电阻RD，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs构成了辅助稳压电路。其中，D2的阳极连接至IGBT T1的集电极；RD和D2并联；Cs的一端连接至D2的阴极，Cs的另一端连接至T1的发射极；Cs和Rs并联。
图5所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第五种电路拓扑结构。第五种电路拓扑结构中，子模块耗能电阻RD，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV构成了辅助稳压电路。其中，RD和Cs构成RD-Cs串联结构，RD的一端连接至Cs的一端；RD的另一端连接至GTO T1的阳极；Cs的另一端连接至GTO T1的阴极；RD-Cs串联结构、Rs、MOV三者并联。
图6所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第六种电路拓扑结构。第六种电路拓扑结构中，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV构成了辅助稳压电路。其中，GTO T1、Cs、Rs、MOV四者并联。
图7所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第七种电路拓扑结构。第七种电路拓扑结构中，静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV构成了辅助稳压电路。其中，GTOT1、Rs、MOV三者并联。
本发明所提供的含极间电容的直流耗能装置中，还可包括1个以上的极间电容，如图8所示为本发明的含极间电容的直流耗能装置的第八种电路拓扑结构，这是包括2个极间电容的直流耗能装置的电路拓扑结构，是在两条直流母线中间设有串联的两个极间电容Cdc和Cdc1。如前所述，电力电子开关模块SP和电阻R构成SP-R串联结构作为电力电子开关模块SP的稳压电路，极间电容Cdc与SP-R串联结构并联；电力电子开关模块SP1和电阻R1构成SP1-R1串联结构作为电力电子开关模块SP1的稳压电路，极间电容Cdc1与SP1-R1串联结构并联；R的一端连接至一条直流母线，R的另一端连接至SP的一端，SP的另一端连接至SP1的一端，SP1的另一端连接至R1的一端，R1的另一端连接至另一条直流母线。图8中只给出了SP的稳压电路的具体结构(与图1中SP的稳压电路的结构相同)，SP1的稳压电路可具有与SP的稳压电路相同的结构。当直流耗能装置包括至少两个串联的极间电容时，相邻的两个极间电容各自对应的稳压电路中的电力电子开关模块可以相邻设置(如图8中的SP和SP1)也可以不相邻。
由于极间电容可以分为集中式极间电容或分布式极间电容，区别在于是否分组，可分组的极间电容为分布式极间电容，不能分组的极间电容为集中式极间电容。图1至图7为含集中式极间电容的直流耗能装置的电路拓扑结构，其中极间电容Cdc为集中式极间电容。对于分布式极间电容，分的组数或者说个数不限，含极间电容的直流耗能装置可包括多组或者说多个极间电容，每个极间电容均可设置有上述图1至图7中所述的稳压电路。图8所示仅为直流耗能装置中分布式极间电容分组为两组Cdc和Cdc1时的示意图，但在实际使用中，直流耗能装置中分布式极间电容也可分为多于两组，其中，每组分布式极间电容的稳压电路均与集中式极间电容的稳压电路具有相同的结构，含所述集中式极间电容或分布式极间电容的直流耗能装置均在本专利保护范围之内。
本发明提出的一种含极间电容的直流耗能装置，具有以下几点的特点和优势：1.采用极间的滤波电容，可以在直流耗能装置进行投切时，将其电流保持连续，减小电流变化率，从而减小在电抗器上的电势降落，进而消除电压毛刺，从而平抑直流母线电压；2.为保证直流耗能装置总体的故障穿越性能，尽可能减小直流电压的变化，加入极间电容可以起到这一作用，进一步稳定电压波动；3.极间滤波电容可以减小直流耗能装置的电力电子器件们在关断时的电压上升率，从而减小电力电子器件在开断时的电应力，从而进一步提高电力电子器件的可靠性和安全性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种含极间电容Cd的直流耗能装置，其特征在于，所述直流耗能装置包括：极间电容Cd、电力电子开关模块SP、电阻R，
其中，
所述极间电容Cd为滤波电容，所述电力电子开关模块SP和电阻R串联构成SP-R串联结构，所述电力电子开关模块SP的一端连接至所述电阻R一端；
所述极间电容Cd与所述SP-R串联结构并联，所述电力电子开关模块SP的另一端连接至所述极间电容Cd的一端，所述电阻R的另一端连接至所述极间电容Cd的另一端，所述SP-R串联结构构成所述极间电容Cd的稳压电路；
所述电力电子开关模块SP包括一个开关子模块或多个串联的开关子模块；
所述极间电容Cd的一端连接至一条直流母线；
所述极间电容Cd的另一端连接至另一条直流母线；
所述开关子模块包括：全控开关器件T1，功率器件D1，辅助稳压电路，
其中，
所述全控开关器件T1和所述功率器件D1构成反并联结构，即所述全控开关器件T1的第一电极与所述功率器件D1的第二电极连接，且所述全控开关器件T1的第二电极与所述功率器件D1的第一电极连接；
所述辅助稳压电路与所述全控开关器件T1并联，所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极，所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述全控开关器件T1的第一电极作为所述开关子模块的一端，所述全控开关器件T1的第二电极作为所述开关子模块的另一端；
所述辅助稳压电路包括：全控或半控开关器件TD，子模块耗能电阻RD，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述全控或半控开关器件TD 与所述子模块耗能电阻RD构成TD-RD串联结构，所述全控或半控开关器件TD的第一电极连接至所述子模块耗能电阻RD的一端；
所述TD-RD串联结构与所述功率器件D2并联，所述子模块耗能电阻RD的另一端连接至所述功率器件D2的第二电极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极连接至所述功率器件D2的第一电极；
所述全控或半控开关器件TD的第二电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述缓冲电容Cs和所述静态均压电阻Rs并联，且所述缓冲电容Cs的一端连接至所述子模块耗能电阻RD的另一端，所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述功率器件D1和D2均为功率二极管；
所述功率器件D1和D2的第一电极为阳极；
所述功率器件D1和D2的第二电极为阴极；
所述全控或半控开关器件TD为下列器件之一：晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、注入增强门极晶体管、集成门极换流晶闸管、门级可关断晶闸管，
所述全控或半控开关器件TD为绝缘栅双极型晶体管或注入增强门极晶体管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为集电极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为发射极；
所述全控或半控开关器件TD为晶闸管、集成门极换流晶闸管或门级可关断晶闸管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为阳极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为阴极。
2.一种含极间电容Cd的直流耗能装置，其特征在于，所述直流耗能装置包括：极间电容Cd、电力电子开关模块SP、电阻R，
其中，
所述极间电容Cd为滤波电容，所述电力电子开关模块SP和电阻R串联构成SP-R串联结构，所述电力电子开关模块SP的一端连接至所述电阻R一端；
所述极间电容Cd与所述SP-R串联结构并联，所述电力电子开关模块SP的另一端连接至所述极间电容Cd的一端，所述电阻R的另一端连接至所述极间电容Cd的另一端，所述SP-R串联结构构成所述极间电容Cd的稳压电路；
所述电力电子开关模块SP包括一个开关子模块或多个串联的开关子模块；
所述极间电容Cd的一端连接至一条直流母线；
所述极间电容Cd的另一端连接至另一条直流母线；
所述开关子模块包括：全控开关器件T1，功率器件D1，辅助稳压电路，
其中，
所述全控开关器件T1和所述功率器件D1构成反并联结构，即所述全控开关器件T1的第一电极与所述功率器件D1的第二电极连接，且所述全控开关器件T1的第二电极与所述功率器件D1的第一电极连接；
所述辅助稳压电路与所述全控开关器件T1并联，所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极，所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述全控开关器件T1的第一电极作为所述开关子模块的一端，所述全控开关器件T1的第二电极作为所述开关子模块的另一端；
所述辅助稳压电路包括：全控或半控开关器件TD，子模块耗能电阻RD，功率器件D2，缓冲电容Cs，静态均压电阻Rs，
其中，
所述功率器件D2的第一电极作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述全控或半控开关器件TD 与所述子模块耗能电阻RD构成TD-RD串联结构，所述全控或半控开关器件TD的第一电极连接至所述子模块耗能电阻RD的一端；
所述缓冲电容Cs、所述TD-RD串联结构、所述静态均压电阻Rs三者并联，所述缓冲电容Cs的一端与所述子模块耗能电阻RD的另一端及所述功率器件D2的第二电极连接；
所述缓冲电容Cs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述功率器件D1和D2均为功率二极管；
所述功率器件D1和D2的第一电极为阳极；
所述功率器件D1和D2的第二电极为阴极；
所述全控或半控开关器件TD为绝缘栅双极型晶体管或注入增强门极晶体管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为集电极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为发射极；
所述全控或半控开关器件TD为晶闸管、集成门极换流晶闸管或门级可关断晶闸管时，所述全控或半控开关器件TD的第一电极为阳极，所述全控或半控开关器件TD的第二电极为阴极。
3.一种含极间电容Cd的直流耗能装置，其特征在于，所述直流耗能装置包括：极间电容Cd、电力电子开关模块SP、电阻R，
其中，
所述极间电容Cd为滤波电容，所述电力电子开关模块SP和电阻R串联构成SP-R串联结构，所述电力电子开关模块SP的一端连接至所述电阻R一端；
所述极间电容Cd与所述SP-R串联结构并联，所述电力电子开关模块SP的另一端连接至所述极间电容Cd的一端，所述电阻R的另一端连接至所述极间电容Cd的另一端，所述SP-R串联结构构成所述极间电容Cd的稳压电路；
所述电力电子开关模块SP包括一个开关子模块或多个串联的开关子模块；
所述极间电容Cd的一端连接至一条直流母线；
所述极间电容Cd的另一端连接至另一条直流母线；
所述开关子模块包括：全控开关器件T1，功率器件D1，辅助稳压电路，
其中，
所述全控开关器件T1和所述功率器件D1构成反并联结构，即所述全控开关器件T1的第一电极与所述功率器件D1的第二电极连接，且所述全控开关器件T1的第二电极与所述功率器件D1的第一电极连接；
所述辅助稳压电路与所述全控开关器件T1并联，所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极，所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极；
所述全控开关器件T1的第一电极作为所述开关子模块的一端，所述全控开关器件T1的第二电极作为所述开关子模块的另一端；
所述辅助稳压电路包括：静态均压电阻Rs，金属氧化物避雷器MOV，
其中，
所述静态均压电阻Rs和所述金属氧化物避雷器MOV并联；
所述静态均压电阻Rs的一端作为所述辅助稳压电路的一端连接至所述全控开关器件T1的第一电极；
所述静态均压电阻Rs的另一端作为所述辅助稳压电路的另一端连接至所述全控开关器件T1的第二电极。
CN202010302038.XA 2020-04-16 2020-04-16 一种含极间电容的直流耗能装置 Active CN111525531B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010302038.XA CN111525531B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 一种含极间电容的直流耗能装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010302038.XA CN111525531B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 一种含极间电容的直流耗能装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111525531A CN111525531A (zh) 2020-08-11
CN111525531B true CN111525531B (zh) 2022-09-23

Family

ID=71902254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010302038.XA Active CN111525531B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 一种含极间电容的直流耗能装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111525531B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112600400A (zh) * 2020-12-22 2021-04-02 特变电工西安柔性输配电有限公司 一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑
CN113394961B (zh) * 2021-05-20 2023-05-16 清华大学 一种复合式耗能装置开关子模块及其防护方法
CN113394754A (zh) * 2021-05-20 2021-09-14 清华大学 一种使用熔断器的耗能装置开关子模块
CN114792971B (zh) * 2022-06-22 2022-09-13 国网经济技术研究院有限公司 优化直流电压控制的分组集中式直流耗能装置和控制方法
CN115811084A (zh) * 2022-12-13 2023-03-17 南方电网科学研究院有限责任公司 一种直流耗能装置及其控制方法、设备和存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204681065U (zh) * 2015-04-23 2015-09-30 许继电气股份有限公司 一种直流断路器
CN106712054A (zh) * 2017-03-14 2017-05-24 国家电网公司 一种基于模块化多电平抑制电容电压脉动的statcom装置
CN206585317U (zh) * 2017-03-27 2017-10-24 厦门理工学院 一种全固态中低压直流断路器
CN109950890A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 华中科技大学 一种全控型耗能装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204681065U (zh) * 2015-04-23 2015-09-30 许继电气股份有限公司 一种直流断路器
CN106712054A (zh) * 2017-03-14 2017-05-24 国家电网公司 一种基于模块化多电平抑制电容电压脉动的statcom装置
CN206585317U (zh) * 2017-03-27 2017-10-24 厦门理工学院 一种全固态中低压直流断路器
CN109950890A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 华中科技大学 一种全控型耗能装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111525531A (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111525531B (zh) 一种含极间电容的直流耗能装置
Li et al. A novel solid-state circuit breaker with self-adapt fault current limiting capability for LVDC distribution network
CN109586327B (zh) 一种能量消耗装置及其控制方法
Wang et al. Future HVDC-grids employing modular multilevel converters and hybrid DC-breakers
KR102127036B1 (ko) 직류 송전 보호 장치, 컨버터 및 보호 방법
CN101268606B (zh) 故障情况下用于实现带有分布储能器的多相变流器的冗余工作模式的控制方法
US11451135B2 (en) Multilevel port under-voltage protection circuit with flying capacitor
Xu et al. A novel DC chopper with MOV-based modular solid-state switch and concentrated dissipation resistor for±400 kV/1100 MW offshore wind VSC-HVDC system
WO2016107616A1 (zh) 一种防止电压源型换流器电容过电压的装置
CN111600497A (zh) 抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器
CN103986122A (zh) 一种附加二极管的模块化限流断路器功率模块
CN212392806U (zh) 一种含极间电容的直流耗能装置
US10148164B2 (en) Topology of composite cascaded high-voltage and low-voltage modules
US11239657B2 (en) AC switching arrangement
CN103986138A (zh) 一种模块化限流断路器功率模块
CN112600400A (zh) 一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑
US20230170792A1 (en) Power conversion circuit, power transmission system, and photovoltaic device
JPH07250484A (ja) 系統連系用高電圧自励変換装置
CN111987705A (zh) 直流耗能系统、电力系统以及耗能方法
CN214959327U (zh) 储能电路及模块化多电平换流器
CN210380245U (zh) 直流耗能系统及电力系统
CN212163154U (zh) 抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器
Yang Protection issue discussion of DC network development: Circuit breaker or fault-tolerant converter
CN112909986A (zh) 一种模块化多电平换流器子模块及其控制方法
CN101867313B (zh) 一种级联型换流器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant