CN112003258B - 耗能模块、耗能装置及其控制方法与控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耗能模块、耗能装置及其控制方法与控制装置，该耗能模块包括第一单向导通单元、电压钳位单元、耗能单元、电容及均压模块；第一单向导通单元与电压钳位单元组成串联支路后，分别与耗能单元、电容及均压模块相互并联；均压模块包括相互串联的第一均压电阻及均压单元，均压单元包括相互并联的第二均压电阻及第一开关；当第一开关关断时，第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压。本发明当第一开关关断时，第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压，实现静态均压和动态均压的一体化设计。

Description

耗能模块、耗能装置及其控制方法与控制装置

技术领域

本发明涉及直流输配电技术领域，尤其涉及耗能模块、耗能装置及其控制方法与控制装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

直流输电系统在受端系统故障时，直流功率无法正常送出，盈余的直流功率将导致直流输电系统电压上升，特别是海上风电直流送出系统，其海上风电送出的功率无法快速降低，这将导致直流输电系统电压的持续上升，危害直流输电系统的运行安全。为了解决盈余功率带来的问题，需引入耗能装置消耗相应的功率，保障直流输电系统安全运行。

耗能装置在直流输电系统运行时，有可能数个月都不投入使用。现有技术中，耗能装置一般仅设置有静态均压电路，并通过耗能回路来实现耗能子模块间的动态均压。但是，鉴于耗能装置中的耗能回路单体功率太大，单个耗能装置的投入对直流输电系统，相当于一个数兆瓦的功率扰动，且耗能回路功率太大，导致系统动态均压的时间间隔较短，其短时的投入退出不利于系统运行。另外，若直接在耗能装置中增加动态均压支路，其将面临增加一个高压的IGBT单元及其均压电阻，导致动态均压电阻及与静态均压电阻冗余，不利于设备造价及高功率密度设计。

因此，现有的耗能装置存在静态均压电阻与动态均压电阻冗余，及动态均压过程对系统功率扰动较大的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种耗能模块，用以实现静态均压与动态均压的一体化设计，该耗能模块包括：

第一单向导通单元、电压钳位单元、耗能单元、电容及均压模块；

第一单向导通单元与电压钳位单元组成串联支路后，分别与耗能单元、电容及均压模块相互并联；

其中，均压模块包括相互串联的第一均压电阻及均压单元，均压单元包括相互并联的第二均压电阻及第一开关；当第一开关关断时，第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压。

本发明实施例还提供一种耗能装置，用以实现静态均压与动态均压的一体化设计，该耗能装置包括上述任一实施例所述的耗能模块。

耗能本发明实施例还提供一种耗能装置的控制方法，用以实现静态均压与动态均压的一体化设计，该耗能装置的控制方法包括：

在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压；

按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入。

本发明实施例还提供一种耗能装置的控制装置，用以实现静态均压与动态均压的一体化设计，该耗能装置的控制装置包括：

数量确定模块，用于在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

第一电压监测模块，用于监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压；

投入控制模块，用于按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入。

本发明实施例中，当第一开关关断时，均压模块中的第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压。因此，该均压模块可以实现静态均压和动态均压的一体化。

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，下面描述中的附图仅仅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。在附图中：

图1为本发明实施例提供的耗能模块的模块结构图；

图2为本发明实施例提供的耗能模块中均压模块4的电路结构图；

图3为本发明实施例提供的耗能模块的另一模块结构图；

图4为本发明实施例提供的耗能模块中耗能单元3的电路结构图；

图5为本发明实施例提供的耗能模块的电路结构图；

图6为本发明实施例提供的耗能装置的控制方法的实现流程图；

图7为本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤601的实现流程图；

图8为本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤701的实现流程图；

图9为本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤702的实现流程图；

图10为本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤703的实现流程图；

图11为本发明实施例提供的耗能装置的另一控制方法的部分实现流程图；

图12为本发明实施例提供的耗能装置的控制装置的功能模块图；

图13为本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中数量确定模块1201的结构框图；

图14为本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中电压输出值确定单元1301的结构框图；

图15为本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中电流输出值确定单元1302的结构框图；

图16为本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中数量确定单元1303的结构框图；

图17为本发明实施例提供的耗能装置的另一控制装置的部分功能模块图。

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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明实施例提供的耗能模块的模块结构，图2示出了本发明实施例提供的耗能模块中均压模块4的电路结构，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1及图2所示，耗能模块，包括：

第一单向导通单元1、电压钳位单元2、耗能单元3、电容C及均压模块4。

第一单向导通单元1与电压钳位单元2组成串联支路后，分别与耗能单元3、电容C及均压模块4相互并联。

其中，均压模块4包括相互串联的第一均压电阻R1及均压单元，均压单元包括相互并联的第二均压电阻R2及第一开关T1。当第一开关T1关断时，第一均压电阻R1及第二均压电阻R2实现静态均压；当第一开关T1导通时，均压模块4实现动态均压。

第一单向导通单元1的第一端、耗能单元3的第一端、电容C的第一端及均压模块4的第一端共接；第一单向导通单元1的第二端连接电压钳位单元2的第一端，电压钳位单元2的第二端、耗能模块的第二端、电容C的第二端及均压模块4的第二端共接。

其中，均压模块4包括第一均压电阻R1及包括第二均压电阻R2及第一开关T1的均压单元。

第二均压电阻R2的第一端及第一开关T1的第一端共接形成均压模块4的第一端，第二均压电阻R2的第二端及第一开关T1的第二端共接于第一均压电阻R1的第一端，第一均压电阻R1的第二端为均压模块4的第二端。

其中，该第一单向导通单元1可以包括二极管，二极管的负极和正极分别为第一单向导通单元1的第一端和第二端。本领域技术人员可以理解的是，该第一单向导通单元1还可以包括除上述二极管之外的其它单向导通单元，例如相互串联或相互并联的多个二极管构成的组合，或者至少一个二极管与至少一个电阻相互串联或者相互并联构成的组合等，本发明实施例对此不作特别的限制。

该电压钳位单元2可以包括电压钳位二极管，电压钳位二极管的负极和正极分别为电压钳位单元2的第一端和第二端。本领域技术人员可以理解的是，该电压钳位单元2还可以包括除上述二极管之外的其它电压钳位单元，例如相互串联或相互并联的多个二极管构成的组合，或者至少一个二极管与至少一个电阻相互串联或者相互并联构成的组合等，本发明实施例对此不作特别的限制。

其中，该第一开关T1可以包括电力电子开关，例如全控性电力电子开关或者低压全控性电力电子开关等，本领域技术人员可以理解的是，该第一开关T1还可以包括除上述全控性电力电子开关之外的其它电力电子开关，或者该第一开关T1还可以包括除上述电力电子开关之外的其它开关，例如机械开关等，本发明实施例对此不作特别的限制。

在本发明实施例中，当第一开关T1关断时，均压模块4中的第一均压电阻R1及第二均压电阻R2实现静态均压；当第一开关T1导通时，均压模块4实现动态均压。因此，该均压模块4可以实现静态均压和动态均压的一体化设计。

在本发明的一实施例中，均压模块4包括多个相互串联的均压单元。

当所有均压单元的第一开关T1关断时，第一均压电阻R1及所有均压单元的第二均压电阻R2实现静态均压；当多个均压单元的第一开关T1导通时，第一开关T1处于关断状态的均压单元的第二均压电阻R2与第一均压电阻R1实现动态均压。

在本发明实施例中，当所有均压单元的第一开关T1关断时，均压模块4中第一均压电阻R1与所有均压单元的第二均压电阻R2相互串联，第一均压电阻R1与所有第二均压电阻R2接入电路，实现静态均压；当多个均压单元的第一开关T1导通时，第一开关T1处于关断状态的多个均压单元中的第二均压电阻R2与第一均压电阻R1接入电路，通过控制和调节均压单元中第一开关T1的关断与导通实现动态均压。

其中，第一开关T1的关断与导通可以通过开关的驱动电路实现。另外，均压模块4中第一开关T1关断与导通的数量，可以基于实际需求和具体情况灵活控制，例如在实现动态均压时，可以控制一半儿的第一开关T1关断，另一半儿第一开关T1导通；或者控制三分之一的第一开关T1关断，三分之二的第一开关T1导通等，本发明实施例对此不作特别的限制。

鉴于能够灵活控制和调节均压模块4中接入电路的第二均压电阻R2的数量，因此，本发明实施例能够降低动态均压对系统的功率扰动。均压模块4中第一开关T1的损坏不会影响整个耗能模块的运行，也不会影响耗能模块切除后的放电回路(由电容C、第二开关T2及耗能电阻R0组成的耗能回路)。

另外，当均压模块4中均压单元的数量为多个时，单个均压单元中第一开关T1的损坏不会影响该单个耗能装置的动态均压功能，其可以通过控制均压模块4中均压单元(第一开关T1的关断与导通)的投入个数实现动态均压过程中的灵活控制及(均压单元或第一开关T1)损耗控制。

图3示出了本发明实施例提供的耗能模块的另一模块结构，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图3所示，在上述模块结构的基础上，耗能模块还包括：

与电压钳位单元2相互并联的旁路单元5。

旁路单元5的第一端、第一单向导通单元1的第二端及电压钳位单元2的第一端共接，旁路单元5的第二端连接电压钳位单元2的第二端。

其中，旁路单元5的第一端、第一单向导通单元1的第二端及电压钳位单元2的第一端共接形成耗能模块的进线端，旁路单元5的第二端连接电压钳位单元2的第二端共接形成耗能模块出线端。

其中，该旁路单元5可以包括电力电子开关，例如全控性电力电子开关或者低压全控性电力电子开关等，本领域技术人员可以理解的是，该第一开关T1还可以包括除上述全控性电力电子开关之外的其它电力电子开关，或者该第一开关T1还可以包括除上述电力电子开关之外的其它开关，例如机械开关等；或者该旁路单元5可以包括电力电子开关与机械开关的组合，本发明实施例对此不作特别的限制。

该旁路单元5可以在耗能模块故障时将该耗能模块切出耗能回路，保障电路安全。

在本发明实施例中，耗能模块还包括与电压钳位单元2相互并联的旁路单元5，能够在耗能模块故障时将该耗能模块切出耗能回路，保障电路安全。

图4示出了本发明实施例提供的耗能模块中耗能单元3的电路结构，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图4所示，耗能单元3包括：

第二单向导通单元、第二开关T2及耗能电阻R0；

第二单向导通单元与第二开关T2组成并联支路后，与耗能电阻R0相互串联。

其中，第二单向导通单元的负极与第二开关T2的第一端共接形成耗能单元3的第一端，第二单向导通单元的正极与第二开关T2的第二端共接与耗能电阻R0的第一端，耗能电阻R0的第二端为耗能单元3的第二端。

其中，该第二单向导通单元可以包括第二二极管D2，第二二极管D2的负极和正极分别为第二单向导通单元的第一端和第二端。本领域技术人员可以理解的是，该第二单向导通单元还可以包括除上述第二二极管D2之外的其它单向导通单元，例如相互串联或相互并联的多个二极管构成的组合，或者至少一个二极管与至少一个电阻相互串联或者相互并联构成的组合等，本发明实施例对此不作特别的限制。

该第二开关T2可以包括电力电子开关，例如全控性电力电子开关或者低压全控性电力电子开关等，本领域技术人员可以理解的是，该第二开关T2还可以包括除上述全控性电力电子开关之外的其它电力电子开关，或者该第二开关T2还可以包括除上述电力电子开关之外的其它开关，例如机械开关等，本发明实施例对此不作特别的限制。

在第二开关T2关断时，耗能单元3退出不投入使用；在第二开关T2导通时，耗能单元3投入使用，此时电容C、第二开关T2及耗能电阻R0构成耗能回路，电容C通过第二开关T2对耗能电阻R0放电，即能量通过耗能电阻R0释放掉。

其中，耗能电阻R0的阻值约为1欧姆左右，本领域技术人员可以理解的是，耗能电阻R0的阻值还可以是除上述1欧姆之外的其它欧姆值，例如0.8欧姆或者1.2欧姆等，本领域技术人员对此不作特别的限制。

当所有耗能模块耗能单元3中的第二开关T2全部导通后，耗能电阻R0上流过的电流可以达到2K安培的级别，能量通过耗能电阻R0释放掉。而对于第一开关T1来说，均压模块4的第二均压电阻R2的额定电阻约为数万欧姆，和1欧姆左右的耗能电阻R0不是一个量级的，第二均压电阻R2主要起到均衡耗能模块间参数不一致导致的电容电压偏差，通过均压模考释放掉的能量要比通过耗能电阻R0释放掉的能量少的多。

在本发明实施例中，通过控制耗能单元3中第二开关T2的关断与导通，控制耗能模块的退出与投入，将能量通过耗能电阻R0释放掉，实现能量泄放的目的。

图5示出了本发明实施例提供的耗能模块的电路结构，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图5所示，耗能模块包括：

第一二极管D1与电压钳位二极管D0组成的串联支路；第二开关T2、第二二极管D2及耗能电阻R0组成的耗能单元3，电容C，由第一开关T1、第一均压电阻R1及第二均压电阻R2组成的均压模块4，第一开关T1及第二均压电阻R2组成均压单元。其中，均压模块4可以包括多个相互串联的均压单元(图5中未示出)。

当第一开关T1关断时，均压模块4中的第一均压电阻R1及第二均压电阻R2实现静态均压；通过控制和调整均压模块4中第一开关T1的导通数量(或关断数量)，使得第一开关T1处于关断状态的均压单元中的第二均压电阻R2与第一均压电阻R1实现动态均压，同时灵活控制第一开关T1的导通数量或者关断数量，调整接入电路中的第二均压电阻R2的数量，还能够降低动态均压对系统的功率扰动。

当第二开关T2关断时，耗能模块中的耗能单元3退出；当第二开关T2导通时，耗能模块中的耗能单元3投入使用，能量通过导通的第二开关T2，在耗能电阻R0上释放掉，实现能量泄放的目的。通过控制第二开关T2关断与导通的数量，灵活的控制投入的耗能模块。

其中，该耗能模块中的耗能单元3还可以包括续流二极管D3，续流二极管D3与耗能电阻R0并联，续流二极管D3的负极和正极分别与耗能电阻R0的第一端和第二端连接。

其中，第二开关T2的控制与第一开关T1的控制相类似，例如可以采用开关的驱动电路实现第二开关T2的关断与导通。

在本发明实施例中，当第一开关T1关断时，第一均压电阻R1及第二均压电阻R2实现静态均压；通过控制第一开关T1的导通数量实现动态均压，使得静态均压和静态均压能够一体化设计，同时降低动态均压对系统的功率扰动；另外，本发明实施例还可以灵活控制投入的耗能模块的数量。

在本发明的一实施例中，还提供一种耗能装置，该耗能装置包括多个相互串联的如上述任一实施例所述的耗能模块。

每个耗能模块的进线端和出线端分别连接直流输电系统的正极和负极；N为大于等于1的正整数。

在本发明的一实施例中，还提供一种直流输电系统，该直流输电系统至少包括上述任一实施例所述的耗能装置。

图6示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制方法的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图6所示，耗能装置的控制方法，其包括：

步骤601，在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

步骤602，监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压；

步骤603，按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入。

在对耗能装置进行控制时，即在触发耗能装置的使能逻辑时，首先确定需要投入的耗能模块的触发数量K。进而监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压，最后对各个耗能模块中的电容电压按照从大到小的顺序进行排序，将电容电压排名靠前的K个耗能模块投入，实现对耗能装置的灵活控制。

控制耗能模块投入使用，即控制耗能模块的耗能单元3中第二开关T2的导通，将控制电容电压排名靠前的K个耗能模块中耗能单元3的第二开关T2导通。耗能装置的投入使用使能逻辑触发，可避免系统扰动引起耗能装置的误投入。

在本发明实施例中，在触发耗能装置的使能逻辑时，首先确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，进而监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压，最后按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，并控制电容电压排在前K个的耗能模块投入，实现对耗能模块投入(或退出)的灵活控制。

图7示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤601的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制投入的耗能模块的触发数量，如图7所示，步骤601，在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，包括：

步骤701，在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}；

步骤702，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}；

步骤703，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K。

其中，耗能装置中包括直流电压PI控制器和直流电流PI控制器。为了实现对投入的耗能模块的触发数量的准确控制，在触发耗能装置的使能逻辑时，首先可以确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，进而将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}作为直流电流PI控制器的一个输入，同时基于直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}。其中，直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}的取值范围为0至1。

在分别得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}后，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，即可确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，实现对投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

直流电压PI控制器和直流电流PI控制器配合使用，使得耗能装置的控制具备耗能支路直流电流限流功能，可用于限制耗能装置投入时的过电流水平。

在本发明实施例中，在触发耗能装置的使能逻辑时，首先确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}；进而根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，最后根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，能够实现对投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

图8示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤701的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，如图8所示，步骤701，在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，包括：

步骤801，控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}大于直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}；

步骤802，将直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}与直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}的差值作为直流电压PI控制器的输入，得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}。

在对耗能装置进行控制时，即触发耗能装置的使能逻辑时，控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}大于直流输电系统的额定直流电压，具体的，可以控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}略大于直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}。例如直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}约为直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}的1.03至101倍，这样可以避免耗能装置的直流电压PI控制器与直流电压控制站的换流器之间的相互影响。

进而，将直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}与直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}的差值，输入至直流电压PI控制器，得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}。其中，直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}的取值范围为0至1。

在本发明实施例中，控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}大于直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}，进而将直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}与直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}的差值输入直流电压PI控制器，得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，能够实现对直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}的准确控制。

图9示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤702的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，如图9所示，步骤702，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，包括：

步骤901，将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}进行标幺化；

步骤902，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与标幺化后的直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}。

为了准确控制直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，首先将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}进行标幺化。输出直流电流I_{dc_out}的标幺化，是指将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}添加上一个较小的电流ΔI后与直流标准电流I_{dc_base}做比值。其中，该较小的电流ΔI可以为直流标准电流I_{dc_base}的2％至5％，或者约为0A至80A。

另外，通过控制直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}的标幺化，即控制直流标准电流I_{dc_base}的大小，即可实现抑制耗能装置投入时的过电流水平，耗能装置在直流电压控制站的换流器所输送功率不受限时，可与直流电压控制站的换流器配合实现自动退出。

在得到直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}以及标幺化后的直流电流后，将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与标幺化后的直流电流的差值输入至直流电流PI控制器，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}。

在本发明实施例中，将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}进行标幺化，进而根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与标幺化后的直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，能够实现对直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}的准确控制。

图10示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制方法中步骤703的实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制需要投入的耗能模块的触发数量，如图10所示，步骤703，根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，包括：

步骤1001，将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K。

在确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}后，将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}中的较小值与耗能装置中耗能模块的总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，实现对需要投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

在本发明实施例中，将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，能够实现对需要投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

图11示出了本发明实施例提供的耗能装置的另一控制方法的部分实现流程，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制实现动态均压的耗能模块的数量，如图11所示，在上述方法步骤的基础上，耗能装置的控制方法，还包括：

步骤1101，在未触发耗能装置的使能逻辑时，监测各个耗能模块中的电容电压；

步骤1102，控制电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中均压模块4的部分或全部第一开关T1处于导通状态，以使电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中的均压模块4实现动态均压。

在未触发耗能装置的使能逻辑时，实时监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压，将各个各个耗能模块中的电容电压与预先设定的预设电容电压阈值进行比较，当某个耗能模块的电容电压大于预设电容电压阈值时，控制该耗能模块中均压模块4的一个或多个(部分或者全部)第一开关T1处于导通状态，使得该耗能模块的均压模块4实现动态均压。

当电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块为多个时，控制该多个耗能模块(即耗能装置中的部分或者全部耗能模块)中均压模块4的部分或全部第一开关T1处于导通状态，实现对动态均压的耗能模块数量的准确控制。

其中，该预设电容电压阈值为预先设定的电容电压阈值，其可以根据监测到的各个耗能模块中的电容电压的实际情况和具体需求确定，灵活控制实现动态均压的耗能模块的数量，或者灵活调整和控制第一开关T1的导通与关断，进而灵活的调整实现动态均压的耗能模块占据耗能模块的总数的比例，本发明实施例对此不作特别的限制。

在本发明实施例中，在未触发耗能装置的使能逻辑时，监测各个耗能模块中的电容电压，控制电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中均压模块4的部分或全部第一开关T1处于导通状态，实现对动态均压的耗能模块的数量的准确控制。

本发明实施例还提供一种耗能装置的控制装置，如下面的实施例所述。由于这些装置解决问题的原理与耗能装置的控制方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图12示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制装置的功能模块，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

参考图12，所述耗能装置的控制装置所包含的各个模块用于执行图6对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图6以及图6对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述耗能装置的控制装置包括数量确定模块1201、第一电压监测模块1202及投入控制模块1203。

数量确定模块1201，用于在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K。

第一电压监测模块1202，用于监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压。

投入控制模块1203，用于按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入。

在本发明实施例中，数量确定模块1201在触发耗能装置的使能逻辑时，首先确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，进而第一电压监测模块1202监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压，最后投入控制模块1203按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，并控制电容电压排在前K个的耗能模块投入，实现对耗能模块投入(或退出)的灵活控制。

图13示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中数量确定模块1201的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制投入的耗能模块的触发数量，参考图13，所述数量确定模块1201所包含的各个单元用于执行图7对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图7以及图7对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述数量确定模块1201包括电压输出值确定单元1301、电流输出值确定单元1302及数量确定单元1303。

电压输出值确定单元1301，用于在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}。

电流输出值确定单元1302，用于根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}。

数量确定单元1303，用于根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K。

在本发明实施例中，电压输出值确定单元1301在触发耗能装置的使能逻辑时，首先确定直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}；进而电流输出值确定单元1302根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}及直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，最后数量确定单元1303根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}、直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}及耗能装置中耗能模块的总数，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，能够实现对投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

图14示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中电压输出值确定单元1301结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，参考图14，所述电压输出值确定单元1301所包含的各个子单元用于执行图8对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图8以及图8对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述电压输出值确定单元1301包括电压输出控制子单元1401及电压输出确定子单元1402。

电压输出控制子单元1401，用于控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}大于直流输电系统的额定直流电压。

电压输出确定子单元1402，用于将直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}与直流输电系统的额定直流电压的差值作为直流电压PI控制器的输入，得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}。

在本发明实施例中，电压输出控制子单元1401控制直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}大于直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}，进而电压输出确定子单元1402将直流输电系统的输出直流电压U_{dc_out}与直流输电系统的额定直流电压U_{dc_ref}的差值输入直流电压PI控制器，得到直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}，能够实现对直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}的准确控制。

图15示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中电流输出值确定单元1302结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，参考图15，所述电流输出值确定单元1302所包含的各个子单元用于执行图9对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图9以及图9对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述电流输出值确定单元1302包括标幺化子单元1501及电流输出值确定子单元1502。

标幺化子单元1501，用于将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}进行标幺化。

电流输出值确定子单元1502，用于根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与标幺化后的直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}。

在本发明实施例中，标幺化子单元1501将直流输电系统的输出直流电流I_{dc_out}进行标幺化，进而电流输出值确定子单元1502根据直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与标幺化后的直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}，能够实现对直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}的准确控制。

图16示出了本发明实施例提供的耗能装置的控制装置中数量确定单元1303的结构示意，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制需要投入的耗能模块的触发数量，参考图16，所述数量确定单元1303所包含的各个子单元用于执行图10对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图10以及图10对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，所述数量确定单元1303包括数量确定子单元1601。

数量确定子单元1601，将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K。

在本发明实施例中，数量确定子单元1601将直流电压PI控制器的输出值U_{pi_out}与直流电流PI控制器的输出值I_{pi_out}中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，能够实现对需要投入的耗能模块的触发数量的准确控制。

图17示出了本发明实施例提供的耗能装置的另一控制装置的部分模块结构，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明的一实施例中，为了准确控制实现动态均压的耗能模块的数量，参考图17，所述耗能装置的控制装置所包含的各个模块用于执行图11对应实施例中的各个步骤，具体请参阅图11以及图11对应实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例中，在上述模块结构的基础上，所述耗能装置的控制装置，还包括第二电压监测模块1701及均压控制模块1702。

第二电压监测模块1701，用于在未触发耗能装置的使能逻辑时，监测各个耗能模块中的电容电压。

均压控制模块1702，用于控制电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中均压模块4的部分或全部第一开关T1处于导通状态，以使电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中的均压模块4实现动态均压。

在本发明实施例中，第二电压监测模块1701在未触发耗能装置的使能逻辑时，监测各个耗能模块中的电容电压，均压控制模块1702控制电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中均压模块4的部分或全部第一开关T1处于导通状态，实现对动态均压的耗能模块的数量的准确控制。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述耗能装置的控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述耗能装置的控制方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例中，当第一开关T1关断时，均压模块4中的第一均压电阻R1及第二均压电阻R2实现静态均压；当第一开关T1导通时，均压模块4实现动态均压。因此，该均压模块4可以实现静态均压和动态均压的一体化，同时还可以降低动态均压对系统的功率扰动。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耗能装置的控制方法，其特征在于，包括：

在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压；

按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入；

在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K，包括：

在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值；

根据直流电压PI控制器的输出值及直流输电系统的输出直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值；

将直流电压PI控制器的输出值与直流电流PI控制器的输出值中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

其中，所述耗能装置包括：多个相互串联的耗能模块；每个耗能模块的进线端和出线端分别连接直流输电系统的正极和负极；

所述耗能模块包括：第一单向导通单元、电压钳位单元、耗能单元、电容及均压模块；第一单向导通单元与电压钳位单元组成串联支路后，分别与耗能单元、电容及均压模块相互并联；其中，均压模块包括相互串联的第一均压电阻及均压单元，均压单元包括相互并联的第二均压电阻及第一开关；当第一开关关断时，第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压；均压模块包括：多个相互串联的均压单元；当所有均压单元的第一开关关断时，第一均压电阻及所有均压单元的第二均压电阻实现静态均压；当多个均压单元的第一开关导通时，第一开关处于关断状态的均压单元的第二均压电阻与第一均压电阻实现动态均压；耗能单元包括：第二单向导通单元、第二开关及耗能电阻；第二单向导通单元与第二开关组成并联支路后，与耗能电阻相互串联。

2.如权利要求1所述的耗能装置的控制方法，其特征在于，在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值，包括：

控制直流输电系统的输出直流电压大于直流输电系统的额定直流电压；

将直流输电系统的输出直流电压与直流输电系统的额定直流电压的差值作为直流电压PI控制器的输入，得到直流电压PI控制器的输出值。

3.如权利要求1所述的耗能装置的控制方法，其特征在于，根据直流电压PI控制器的输出值及直流输电系统的输出直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值，包括：

将直流输电系统的输出直流电流进行标幺化；

根据直流电压PI控制器的输出值与标幺化后的直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值。

4.如权利要求1所述的耗能装置的控制方法，其特征在于，还包括：

在未触发耗能装置的使能逻辑时，监测各个耗能模块中的电容电压；

控制电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中均压模块的部分或全部第一开关处于导通状态，以使电容电压大于预设电容电压阈值的耗能模块中的均压模块实现动态均压。

5.一种耗能装置的控制装置，其特征在于，包括：

数量确定模块，用于在触发耗能装置的使能逻辑时，确定耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

第一电压监测模块，用于监测耗能装置中各个耗能模块中的电容电压；

投入控制模块，用于按照从大到小的顺序对耗能装置中各个耗能模块中的电容电压进行排序，控制电容电压排在前K个的耗能模块投入；

数量确定模块，包括：

电压输出值确定单元，用于在触发耗能装置的使能逻辑时，确定直流电压PI控制器的输出值；

电流输出值确定单元，用于根据直流电压PI控制器的输出值及直流输电系统的输出直流电流，确定直流电流PI控制器的输出值；

数量确定单元，用于将直流电压PI控制器的输出值与直流电流PI控制器的输出值中的较小值与耗能装置中耗能模块总数的乘积，作为耗能装置中需要投入的耗能模块的触发数量K；

其中，所述耗能装置包括：多个相互串联的耗能模块；每个耗能模块的进线端和出线端分别连接直流输电系统的正极和负极；

所述耗能模块包括：第一单向导通单元、电压钳位单元、耗能单元、电容及均压模块；第一单向导通单元与电压钳位单元组成串联支路后，分别与耗能单元、电容及均压模块相互并联；其中，均压模块包括相互串联的第一均压电阻及均压单元，均压单元包括相互并联的第二均压电阻及第一开关；当第一开关关断时，第一均压电阻及第二均压电阻实现静态均压；当第一开关导通时，均压模块实现动态均压；均压模块包括：多个相互串联的均压单元；当所有均压单元的第一开关关断时，第一均压电阻及所有均压单元的第二均压电阻实现静态均压；当多个均压单元的第一开关导通时，第一开关处于关断状态的均压单元的第二均压电阻与第一均压电阻实现动态均压；耗能单元包括：第二单向导通单元、第二开关及耗能电阻；第二单向导通单元与第二开关组成并联支路后，与耗能电阻相互串联。

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