CN117879020A - 一种卸荷子模块、混合式直流卸荷装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种卸荷子模块、混合式直流卸荷装置及控制方法，卸荷子模块包括两个直流电容C1和C2、一个带反并联二极管D1的电阻r、一个晶闸管Th1和一个带反并联二极管D2的全控开关器件T2；晶闸管Th1与带反并联二极管D1的电阻r以及带反并联二极管D2的全控开关器件T2串联，构成卸荷子模块的输出端口1和输出端口2；直流电容C1并联至晶闸管Th1和电阻r两端，直流电容C2并联至电阻r和全控开关器件T2两端。卸荷子模块基于电容电压变化判断开关工作状态，功率器件电压受到电容电压钳位，实现有效的控制；结合全控开关器件和晶闸管，能够减少一半全控开关器件的使用，极大降低直流卸荷装置的成本，更为经济高效。
Description
技术领域
本发明涉及直流输电系统故障穿越领域，具体地，涉及一种卸荷子模块、混合式直流卸荷装置及控制方法。
背景技术
针对大规模新能源接入电网这一发展趋势，常规电网架构和运行技术已难以满足现实需求。在此背景下，高压直流输电技术相较于高压交流输电技术更具优势。高压直流输电无需考虑输电阻抗，因此理论上不存在距离限制，同时其能够对两个不同系统进行异步连接，有效克服了系统同步性限制等问题。这些特点使得高压直流输电具有更高的稳定性，更适合大规模、长距离输电的需求。
基于电压源型换流器的高压直流输电技术(Voltage Source Converter basedHigh Voltage Direct Current,VSC-HVDC)是实现海上风电输送和并网的重要技术方式。电网标准要求当岸上换流站主网侧交流电压跌落时，系统应该能保持不脱网运行一段时间。但是，当岸上换流站主网侧发生接地或者短路故障时，岸上换流站的送出功率会减少。由于风电场的大惯性电源的特性，在此期间风电场输入的功率基本保持不变，从而导致海上换流站和岸上换流站之间存在功率差额，该差额功率不断对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)子模块电容以及直流海缆正负极之间的寄生电容进行充电，导致出现过电压。
为了解决上述过电压问题，通常有两种解决方案。第一种方案是通过实施特定的控制策略来降低风电场向系统输入的功率。这种方案具有成本较低的优势，但由于控制精度和时延的因素，在暂态过程中可能无法实现对直流母线电压的精确控制，从而导致直流母线出现暂态过电压。此外，降压控制还会引起风机传动系统承受较高的机械应力以及变流器功率器件承受较大的电流应力。因此，在实际情况中，很少直接采用这种方案，一般将其作为辅助手段。
第二种方案为引入耗能装置来吸收盈余能量。耗能装置可以配置在风电场交流侧或者岸上换流站直流侧。考虑到海上平台空间有限，通常在岸上换流站直流侧配置直流耗能装置。虽然在直流侧配置耗能装置会增加一定的成本，但是当高压直流输电系统需要工作在低电压故障穿越工况时，直流耗能装置能够快速可靠工作，并且不需要改变风电场的输出功率。为了保证可靠性和响应的快速性，工程上一般采用方案二来动态消耗盈余功率，解决柔性高压直流输电系统故障穿越问题。然而，当前用于吸收盈余能量的耗能装置所采用的开关器件的拓扑结构存在诸多问题：
常规开关器件串联型集中式直流卸荷拓扑存在驱动信号差异及延时和动态均压问题，尤其在高压直流系统中，采用PWM调制方式会导致dV/dt值极高，从而产生严重的EMI扰动，对控制系统和环境产生不利影响。
常规半桥型集中式直流卸荷拓扑要求输出电压高于直流母线，以便实现子模块电容电压的均衡。然而，这将导致子模块数量增多，经济性降低。而常规全桥型集中式直流卸荷拓扑则需要子模块输出负电平来实现子模块电容电压的均衡。这会导致电流峰值超过额定值，同时全控开关器件的数量也会过多，导致成本显著提高。
常规的分布式直流卸荷装置的拓扑结构中，盈余的功率通常由分布式电阻进行吸收，分布式电阻在安装时会和子模块的其他装置一起安装在室内，从而需要对电阻配置水冷系统，一方面占地面积变大，另一方面水冷系统非常昂贵。
在现有的模块化混合式拓扑中，如果使用N个模块来承载直流线路电压，那么全控开关器件的总数至少需要N个。这种结构较为复杂，并且成本较高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卸荷子模块、混合式直流卸荷装置及控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种卸荷子模块，所述卸荷子模块的拓扑单元SM的结构，包括两个直流电容C1和C2、一个带反并联二极管D1的电阻r、一个晶闸管Th1和一个带反并联二极管D2的全控开关器件T2；
所述晶闸管Th1与所述带反并联二极管D1的电阻r以及带反并联二极管D2的全控开关器件T2串联，构成所述卸荷子模块的输出端口1和输出端口2；所述直流电容C1并联至所述晶闸管Th1和所述电阻r两端，所述直流电容C2并联至所述电阻r和所述全控开关器件T2两端。
优选地，还包括机械开关，所述机械开关设置在所述输出端口1和输出端口2之间，所述卸荷子模块发生内部故障时，所述机械开关锁闭将卸荷子模块从卸荷电路中切除，完成故障隔离。
根据本发明的第二个方面，提供一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在，所述直流卸荷装置并联于VSC-HVDC系统直流母线正负极，在高压直流输电系统换流器发生故障且直流功率无法正常送出时用来吸收盈余功率；
所述直流卸荷装置包括串联的卸荷电路和集中卸荷电阻，所述卸荷电路包括多个拓扑结构相同且彼此串接的卸荷子模块，用于控制整个卸荷装置耗能功率大小，所述集中卸荷电阻仅包括一个电阻，用于消耗一半的盈余功率。
优选地，所述控制整个直流卸荷装置耗能功率大小，包括：根据高压直流输电系统送端和受端的功率差额，决定直流卸荷装置在故障期间消耗的功率，将高压直流输电系统输电线路电压稳定在给定值，所述给定值范围为在0.9-1.02pu。
优选地，还包括启动部件，用于对卸荷子模块的直流电容进行预充电，直至卸荷子模块的直流电容达到它自身的额定电压。
优选地，所述启动部件，包括：限流电阻器Rlim、开关S1和开关S2，所述开关S1与所述限流电阻器Rlim串联，设置在所述集中卸荷电阻和所述直流母线负极之间；所述开关S2并联在所述开关S1与所述限流电阻器Rlim两端。
优选地，高压直流输电系统发生故障时，所述集中卸荷电阻与所有卸荷子模块的电阻r系统耗散风电场差额功率。
优选地，当受端交流侧无故障时，高压直流输电系统工作在正常状态，直流输电线路电压在额定值允许范围内波动，此时所有卸荷子模块的全控开关器件均处于闭锁状态，直流卸荷装置处于承压模式，卸荷子模块通过直流线路正极端口、子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R与负极端口构成承压通路。
优选地，设定额定值允许范围的阈值Udcmax，取值为1.05UdcN，UdcN为其额定电压。
优选地，当受端交流侧发生故障时，由于送端功率大于受端功率，直流线路电压Udc会上升且大于阈值Udcmax时，直流卸荷装置处于卸荷模式，通过控制每个子模块晶闸管Th1和全控开关器件T2的占空比以及时序关系确定卸荷子模块的晶闸管Th1和全控开关器件T2的动作方式，对直流线路电压进行控制。
根据本发明的第三个方面，提供一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，包括：
S1，获取网侧换流器直流侧电压Udc和风电场侧功率Pin以及电网侧功率Pout；
S2，若直流电压Udc上升至阈值，则生成使能信号，启动直流卸荷装置；
S3，若检测到直流卸荷装置使能信号，则计算送端和受端的功率差值；
S4，根据所述功率差值计算控制全控开关器件的占空比d；
S5，根据所述占空比，控制所述直流卸荷装置内部器件的动作方式，对直流线路电压进行调控。
优选地，所述启动直流卸荷装置，包括：
在直流卸荷装置启动时，卸荷子模块电容C1与C2电压为零；
闭锁卸荷子模块中所有全控开关器件，通过串接限流电阻器Rlim对卸荷子模块电容进行预充电，限制启动初期的过电流；
经过3～5个时间常数后，切除限流电阻器，将卸荷子模块电容电压充至额定电压，完成启动。
优选地，所述时间常数为预充电时卸荷装置等效电阻Req和等效电容Ceq的乘积。
优选地，所述根据所述功率差值计算控制全控开关器件的占空比d，其计算公式为：
优选地，所述根据所述占空比，控制所述模块化混合式直流卸荷装置内部器件的动作方式，对直流线路电压进行调控，包括：
触发晶闸管Th1，在0～dT时间内对电容C1放电，对电容C2充电；
当电容C1电压小于C2电压后，触发全控开关器件T2，因为晶闸管承受反向电压而自关断，在dT～2dT时间内对电容C1充电，对电容C2放电，实现子模块电容电压均衡；
当电容C1电压等于C2电压时，关断全控开关器件T2，直流母线正极端口与子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R和负极端口构成通路，每个子模块输出电压为2UC，卸荷装置处于承压状态。
根据本发明的第四个方面，提供一种控制终端，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行任一项所述的基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有如下的一项有益效果：
本发明实施例中的卸荷子模块，基于电容的电压变化来判断开关的工作状态，并在功率电压受电容电压钳位的情况下，实现有效的控制。
本发明实施例中的卸荷子模块，通过结合全控开关器件和晶闸管的方式，实现了在卸荷子模块组合应用时，能够减少一半全控开关器件的使用。这一改进极大降低了直流卸荷装置的成本，使得其实施更为经济高效。
本发明实施例中的混合式直流卸荷装置，基于卸荷子模块的拓扑结构，无需改变卸荷装置的电流或者电压极性，降低直流卸荷装置的成本。
本发明实施例中的混合式直流卸荷装置，采用了分布式卸荷电阻与集中卸荷电阻相结合的设计。这种结构使得差额功率的一半能通过集中卸荷电阻进行消耗，这一设计有利于减少分布式卸荷电阻冷却设备的成本投入。与此同时，集中式卸荷电阻的冷却成本相对较低，使得两者的配置得以优化。这种组合方式既充分考虑了经济效益，又确保了装置的性能稳定性和可靠性。
本发明实施例中的混合式直流卸荷装置，该装置基于卸荷子模块，采用了阶梯波技术。具体来说，电压相邻的两个子模块会依次投入工作，而不是所有子模块同时启动。这种方式有效避免了较高的dV/dt，从而减少了电磁干扰(EMI)的影响。这样的设计不仅提高了系统的稳定性和可靠性，还增强了其在复杂环境中的适应性。
本发明实施例中的混合式直流卸荷装置及其控制方法，当直流系统中的换流器发生故障，导致直流功率无法正常输出，引发直流母线过电压问题时，该装置能够通过控制进行投入运作。装置内部的卸荷子模块具备调节耗能功率大小的能力，能够有效地耗散直流系统中的盈余功率，可以将直流输电线路的电压稳定在给定值附近，防止直流系统出现过电压的情况，从而实现对直流系统的保护。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例中的卸荷子模块具体拓扑示意图；
图2为本发明一优选实施例中的带有隔离开关的卸荷子模块具体拓扑示意图；
图3本发明一实施例中的基于卸荷子模块的模块化混合式直流卸荷装置在典型风电场经柔性直流并网系统的示意图；
图4为本发明一优选实施例中的卸荷电路和卸荷电阻混合方式示意图；
图5为本发明一优选实施例中的直流卸荷装置的启动示意图；
图6为本发明一优选实施例中的为直流卸荷装置工作在承压模式下的电压电流分布示意图；
图7为本发明一优选实施例中的直流卸荷装置工作在卸荷模式下的电压电流分布示意图；
图8为本发明一实施例中的基于卸荷子模块的模块化混合式直流卸荷装置的控制方法流程图；
图9为本发明一具体实施例中电网侧换流站交流侧发生三相故障持续1.5s时的波形；
图10为本发明一具体实施例中电网侧换流站交流侧发生两相故障持续1.5s时的波形；
图11为本发明一具体实施例中电网侧换流站交流侧发生单相故障持续1.5s时的波形。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例中提供一种卸荷子模块，该卸荷子模块的拓扑单元SM的结构，包括两个直流电容C1和C2、一个带反并联二极管D1的电阻r、一个晶闸管Th1和一个带反并联二极管D2的全控开关器件T2；
晶闸管Th1与带反并联二极管D1的电阻r以及带反并联二极管D2的全控开关器件T2串联，构成卸荷子模块的输出端口1和输出端口2；直流电容C1并联至晶闸管Th1和电阻r两端，直流电容C2并联至电阻r和全控开关器件T2两端。
本发明实施例，基于电容的电压变化来判断开关的工作状态，并在功率电压受电容电压钳位的情况下，实现有效的控制。该拓扑结构通过结合全控开关器件和晶闸管的方式，实现了在卸荷子模块组合应用时，能够减少一半全控开关器件的使用。这一改进极大降低了直流卸荷装置的成本，使得其实施更为经济高效。
本发明的一个优选实施例中，提供卸荷子模块的机械开关的优选结构。具体的，如图2所示，机械开关设置在输出端口1和输出端口2之间，卸荷子模块发生内部故障时，机械开关锁闭将卸荷子模块从卸荷电路中切除，完成故障隔离。
基于相同的发明构思，本发明的一个实施例中，提供一种基于卸荷子模块的模块化混合式直流卸荷装置，如图3所示，该直流卸荷装置并联于VSC-HVDC系统直流母线正负极，在高压直流输电系统换流器发生故障且直流功率无法正常送出时用来吸收盈余功率；
如图4所示，直流卸荷装置包括串联的卸荷电路和集中卸荷电阻，卸荷电路包括多个拓扑结构相同且彼此串接的卸荷子模块，用于控制整个卸荷装置耗能功率大小，集中卸荷电阻仅包括一个电阻，用于消耗一半的盈余功率。
常规半桥型集中式直流卸荷拓扑需要输出高于直流母线的电压才能实现子模块电容电压的均衡，因此子模块数更多，经济性更差；常规全桥型集中式直流卸荷拓扑需要子模块输出负电平来实现子模块电容电压的均衡，因此电流峰值大于额定值，并且全控开关器件数量太多，成本很高。上述实施例，卸荷子模块的拓扑无需改变卸荷装置的电流或者电压极性，有效降低成本。
一较佳实施例中，卸荷子模块用于控制整个卸荷装置耗能功率大小。根据高压直流输电系统送端和受端的功率差额，决定直流卸荷装置在故障期间消耗的功率，将高压直流输电系统输电线路电压稳定在给定值，给定值取值范围为0.9-1.02pu。
一较佳实施例中，高压直流输电系统发生故障时，集中卸荷电阻与所有卸荷子模块的电阻r耗散风电场差额功率。
上述实施例采用了分布式卸荷电阻与集中卸荷电阻相结合的方式。在这种结构中，差额功率的一半将通过集中卸荷电阻进行消耗，这种方式有利于降低分布式卸荷电阻冷却设备的成本。同时，集中式卸荷电阻的冷却成本相对较低，从而实现了两者之间的优化配置。这种组合方式既考虑了经济效益，又保证了装置的性能与稳定性。
本发明的一个优选实施例中，提供了直流卸荷装置的启动结构。如图5所示，用于对卸荷子模块的直流电容进行预充电，直至额定电压。本实施例中启动结构包括限流电阻器Rlim和两个开关S1和S2，开关S1与限流电阻器Rlim串联，设置在集中卸荷电阻和直流母线负极之间；开关S2并联在开关S1与限流电阻器Rlim两端。
本发明的一个优选实施例中，提出了直流卸荷装置包括两种工作状态模式，分别为承压模式和卸荷模式。具体的，
如图6所示，当受端交流侧无故障时，高压直流输电系统工作在正常状态，直流输电线路电压在额定值允许范围内波动，此时所有卸荷子模块的全控开关器件均处于闭锁状态，直流卸荷装置处于承压模式，卸荷子模块通过直流线路正极端口、子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R与负极端口构成承压通路，为防止卸荷装置在系统工作于正常状态时频繁动作或者误动作，设定直流电压阈值Udcmax。
如图7所示，当受端交流侧发生故障时，由于送端功率大于受端功率，直流线路电压Udc会上升，当电压大于阈值Udcmax时，直流卸荷装置处于卸荷模式，通过控制每个子模块晶闸管Th1和全控开关器件T2的占空比以及时序关系确定卸荷子模块的晶闸管Th1和全控开关器件T2的动作方式，从而对直流线路电压进行控制。
基于相同的发明构思，本发明的其他实施例中，提供一种基于卸荷子模块的模块化混合式直流卸荷装置的控制方法，如图8所示，其主要过程如下：
S1，获取网侧换流器直流侧电压Udc和风电场侧功率Pin以及电网侧功率Pout；
S2，若直流电压Udc上升至阈值(1.05UdcN)，则生成使能信号，启动直流卸荷装置；
S3，若检测到直流卸荷装置使能信号，则计算送端和受端的功率差值；
S4，根据功率差值计算控制全控开关器件的占空比d；
S5，根据占空比，控制直流卸荷装置内部器件的动作方式，对直流线路电压进行调控。
本发明的一个优选实施例中，提供了S2中启动直流卸荷装置的优选过程，具体为：在直流卸荷装置启动时，卸荷子模块电容C1与C2电压为零。闭锁卸荷子模块中所有全控开关器件，通过串接限流电阻器Rlim对卸荷子模块电容进行预充电，限制启动初期的过电流，经过3～5个时间常数后，切除限流电阻器，将卸荷子模块电容电压充至额定电压水平附近，完成启动。其中，时间常数为预充电时卸荷装置等效电阻Req和等效电容Ceq的乘积。
本发明的一个优选实施例中，提供了S4中功率差值与占空比d的优选关系。假定在一个控制周期T内，对于每个子模块，晶闸管Th1先导通，导通时间为dT，子模块输出电压为UC；随后导通全控开关器件T2，导通时间为dT，此时晶闸管Th1承受反向电压关断，子模块输出电压为UC；最后关断全控开关器件T2，子模块输出电压为2UC。子模块在一个控制周期内的平均输出电压为
Uavg＝UC·2d+2UC·(1-2d)＝2(1-d)UC
集中卸荷电阻的电压为
UR＝UdcN-NUavg＝2NdUC
流过卸荷装置的电流为
Ichopper＝UR/R＝2NdUC/R
卸荷功率为
因此得到送端和受端的差额功率后，可以得到需要控制的占空比d，即
本发明的一个优选实施例中，提供了实施S5、占空比，控制直流卸荷装置内部器件的动作方式的优选调控方法，其步骤如下：
S51，触发晶闸管Th1，在0～dT时间，电容C1经晶闸管Th1、电阻r回路放电，电容C2接入主电路进行充电，子模块输出电压UC；
S52，当电容C1电压小于C2电压后，触发全控开关器件T2，因为晶闸管承受反向电压而自关断，在dT～2dT时间内，由于晶闸管Th1承受反向电压关断，此时电容C1接入主电路进行充电，而电容C2经晶电阻r回路、全控开关器件T2放电，从而实现子模块电容电压均衡，子模块输出电压UC；
S53，当两电容电压相同时，关断全控开关器件T2，直流母线正极端口与子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R和负极端口构成通路，每个子模块输出电压为2UC，卸荷装置处于承压状态，实现模式的切换。
常规开关器件直接串联型集中式直流卸荷拓扑存在驱动信号差异及延时和动态均压问题，并且在高压直流系统中，采用PWM调制方式，dV/dt非常大，造成非常高的EMI扰动，对于控制系统及环境产生不利的影响。上述实施例，通过子模块电容的电压来决定开关的工作状态，且功率器件电压受到电容电压钳位，并且采用了阶梯波技术。具体来说，电压相邻的两个子模块会依次投入工作，而不是所有子模块同时启动。这种方式有效避免了较高的dV/dt，从而减少了电磁干扰(EMI)的影响。这样的设计不仅提高了系统的稳定性和可靠性，还增强了其在复杂环境中的适应性。
基于相同的发明构思，本发明的其他实施例中，还提供了一种控制终端，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行任一项所述的模块化混合式直流卸荷装置的控制方法。
以下结合具体的仿真实例来对上述结构和方法的应用进行进一步说明。
结合上述实施例，以下采用MATLAB/Simulink软件对系统进行仿真验证，仿真参数如表1所示。
表1
正常状态时，直流线路电压Udc在额定电压UdcN范围内波动，所有卸荷子模块工作在承压状态，每个子模块中电容电压额定值为
为防止直流卸荷装置频繁动作或者误动作，将直流卸荷装置的启动电压设置为1.05UdcN，即留有5％的裕度。
当电网侧换流器的交流侧发生短路或者接地故障时，电网侧换流器送出功率减少，而风电场发出功率处于恒定不变，因此会产生盈余功率，使直流线路母线电压上升。当直流母线电压上升超过1.05UdcN时，启动直流卸荷装置，所有卸荷子模块工作在卸荷状态。当检测到直流母线电压波动超过正常范围，判断系统处于故障状态，需要工作于低电压穿越模式下时，投入控制。具体的，
当交流侧电网发生三相、两相以及单相故障时，直流母线电压、子模块电容电压以及卸荷装置电流的仿真波形图分别如图9、图10和图11所示。仿真波形结果表明，当受端发生故障时，直流电压由于送端和受端之间的差额功率对系统等效电容充电，从而很快上升至直流卸荷装置的启动定值。当直流卸荷装置启动后，直流电压由于子模块开关的动作而被控制在设定范围。当故障清除后，受端并网功率恢复，直流耗能装置退出，系统正常运行。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。
Claims (16)
1.一种卸荷子模块，其特征在于，所述卸荷子模块的拓扑单元SM的结构，包括两个直流电容C1和C2、一个带反并联二极管D1的电阻r、一个晶闸管Th1和一个带反并联二极管D2的全控开关器件T2；
所述晶闸管Th1与所述带反并联二极管D1的电阻r以及带反并联二极管D2的全控开关器件T2串联，构成所述卸荷子模块的输出端口1和输出端口2；所述直流电容C1并联至所述晶闸管Th1和所述电阻r两端，所述直流电容C2并联至所述电阻r和所述全控开关器件T2两端。
2.根据权利要求1所述的一种卸荷子模块，其特征在于，还包括机械开关，所述机械开关设置在所述输出端口1和输出端口2之间，所述卸荷子模块发生内部故障时，所述机械开关锁闭将卸荷子模块从卸荷电路中切除，完成故障隔离。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述的卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，所述直流卸荷装置并联于VSC-HVDC系统直流母线正负极，在高压直流输电系统换流器发生故障且直流功率无法正常送出时用来吸收盈余功率；
所述直流卸荷装置包括串联的卸荷电路和集中卸荷电阻，所述卸荷电路包括多个拓扑结构相同且彼此串接的卸荷子模块，用于控制整个卸荷装置耗能功率大小，所述集中卸荷电阻仅包括一个电阻，用于消耗一半的盈余功率。
4.根据权利要求3所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，所述控制整个直流卸荷装置耗能功率大小，包括：根据高压直流输电系统送端和受端的功率差额，决定直流卸荷装置在故障期间消耗的功率，将高压直流输电系统输电线路电压稳定在给定值，所述给定值范围为0.9-1.02pu。
5.根据权利要求3所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，还包括启动部件，用于对卸荷子模块的直流电容进行预充电，直至卸荷子模块的直流电容达到它自身的额定电压。
6.根据权利要求5所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，所述启动部件，包括：限流电阻器Rlim、开关S1和开关S2，所述开关S1与所述限流电阻器Rlim串联，设置在所述集中卸荷电阻和所述直流母线负极之间；所述开关S2并联在所述开关S1与所述限流电阻器Rlim两端。
7.根据权利要求3所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，高压直流输电系统发生故障时，所述集中卸荷电阻与所有卸荷子模块的电阻r系统耗散风电场差额功率。
8.根据权利要求3所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，当受端交流侧无故障时，高压直流输电系统工作在正常状态，直流输电线路电压在额定值允许范围内波动，此时所有卸荷子模块的全控开关器件均处于闭锁状态，直流卸荷装置处于承压模式，卸荷子模块通过直流线路正极端口、子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R与负极端口构成承压通路。
9.根据权利要求8所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，设定额定值允许范围的阈值Udcmax，取值为1.05UdcN，UdcN为其额定电压。
10.根据权利要求3所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置，其特征在于，当受端交流侧发生故障时，由于送端功率大于受端功率，直流线路电压Udc会上升且大于阈值Udcmax时，直流卸荷装置处于卸荷模式，通过控制每个子模块晶闸管Th1和全控开关器件T2的占空比以及时序关系确定卸荷子模块的晶闸管Th1和全控开关器件T2的动作方式，对直流线路电压进行控制。
11.一种基于权利要求3-10任一项所述的卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，其特征在于，包括：
S1，获取网侧换流器直流侧电压Udc和风电场侧功率Pin以及电网侧功率Pout；
S2，若直流电压Udc上升至阈值，则生成使能信号，启动直流卸荷装置；
S3，若检测到直流卸荷装置使能信号，则计算送端和受端的功率差值；
S4，根据所述功率差值计算控制全控开关器件的占空比d；
S5，根据所述占空比，控制所述直流卸荷装置内部器件的动作方式，对直流线路电压进行调控。
12.根据权利要求11所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，其特征在于，所述启动直流卸荷装置，包括：
在直流卸荷装置启动时，卸荷子模块电容C1与C2电压为零；
闭锁卸荷子模块中所有全控开关器件，通过串接限流电阻器Rlim对卸荷子模块电容进行预充电，限制启动初期的过电流；
经过3～5个时间常数后，切除限流电阻器，将卸荷子模块电容电压充至额定电压，完成启动。
13.根据权利要求12所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，其特征在于，所述时间常数为预充电时卸荷装置等效电阻Req和等效电容Ceq的乘积。
14.根据权利要求11所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述功率差值计算控制全控开关器件的占空比d，其计算公式为：
15.根据权利要求11所述的一种基于卸荷子模块的混合式直流卸荷装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述占空比，控制所述模块化混合式直流卸荷装置内部器件的动作方式，对直流线路电压进行调控，包括：
触发晶闸管Th1，在0～dT时间内对电容C1放电，对电容C2充电；
当电容C1电压小于C2电压后，触发全控开关器件T2，因为晶闸管承受反向电压而自关断，在dT～2dT时间内对电容C1充电，对电容C2放电，实现子模块电容电压均衡；
当电容C1电压等于C2电压时，关断全控开关器件T2，直流母线正极端口与子模块电容C1、反并联二极管D1、子模块电容C2、集中卸荷电阻R和负极端口构成通路，每个子模块输出电压为2UC，卸荷装置处于承压状态。
16.一种控制终端，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求11-15中任一项所述的模块化混合式直流卸荷装置的控制方法。
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