KR20210046782A - 직류 에너지 소모 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

직류 에너지 소모 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원에서는 직류 에너지 소모 장치 및 그 제어 방법을 제공한다. 상기 직류 에너지 소모 장치에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 포함되는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛이 포함되며; 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 병렬 연결되는 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함되고, 상기 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결되는 제1 출력 반도체 소자와 에너지 소모 저항이 포함되며; 상기 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터가 포함된다.

Description

직류 에너지 소모 장치 및 그 제어 방법
본 출원은 대출력 전력 전자 변류 기술분야에 관한 것으로서, 구체적으로 직류 에너지 소모 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
고압 직류 송전 시스템에서, 직류 에너지 소모 장치는 매우 중요한 장치이다. 직류 에너지 소모 장치는 주요하게는 아일랜드 전력 공급 상황에 적용되고, 만일 발전단이 풍력 발전과 유사한 관성 전원이라면, 전력 수신단에 고장이 발생할 때, 출력이 송출될 수 없기 때문에, 직류 측에 에너지가 축적되게 되어, 직류 송전 회로의 전압이 높아지고, 장치의 안전한 작동에 위험을 초래한다.
종래 기술에서 현재 가장 일반적인 기술방안으로는 출력 반도체 장치, 예를 들면 IGBT가 직접 직렬 연결 및 집중되는 저항을 사용하는 방안으로 구성되는 바, IGTB 스트링이 고압을 감당하고, 집중 저항이 에너지를 소모하며, 해당 방안이 작동할 때 모든 IGBT가 동시에 턴온되고, 장치 온/오프에 대한 일치성 요구가 아주 높으며, 불일치가 발생하기만 하면, 일부 스트링이 과전압으로 인하여 타버리고, 작동 시 부단히 온/오프되기 때문에 장치가 손상될 위험이 아주 높다.
또한 모듈화 방안을 제시하는 기술방안도 있지만, 이러한 방안은 장치 수량이 많고 원가가 높으며 신뢰성이 낮은 결함이 존재한다. 예를 들면 특허 CN102132484B의 배포식 제동 저항의 컨버터에서 개시하는 솔루션에 주요하게 존재하는 결함이라면, 다이오드로 구성되는 브리지 암 전위가 복잡한 바, 그 중에서 다이오드 브리지 암의 상부 다이오드와 인접된 모듈이 연결되어, 커패시터가 이에 대항 클램핑 작용을 일으킬 수 없다. 그리고 장치가 작동할 때, 작동 방식이 복잡하기 때문에, 모듈 간의 작동이 비동기화일 때, 모듈 간의 전위가 불확정적이고, 해당 다이오드가 과전압으로 항복될 위험이 존재한다. 아울러, 해당 방안 중 장치 수량이 비교적 많은 바, 모두 네 그룹의 출력 반도체 장치가 포함되고, 출력 반도체 장치 신뢰성이 상대적으로 낮아, 전체 모듈의 고장률이 더욱 높고, 또한 원가가 비교적 높다. 해당 방안은 하나의 모듈 중에 출력 반도체 장치로 구성된 두 개의 브리지 암을 포함하고, 브리지 암 간에 전위 연결이 존재하여, 구조 설계의 난이도를 증가시켰다.
본 출원의 일 실시예에서는 직류 에너지 소모 장치를 제공하는 바, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛이 포함되고, 상기 에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 포함되며; 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 병렬 연결되는 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함되고, 상기 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결되는 제1 출력 반도체 소자와 에너지 소모 저항이 포함되며; 상기 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터가 포함된다.
나아가, 상기 직류 커패시터 브랜치에는 또한, 상기 직류 커패시터와 직렬 연결되는 전류 제한 저항 또는 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈가 포함된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛이 포함되고, 상기 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치가 포함되며, 상기 일방향 턴온 유닛이 상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한 상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결되는 적어도 하나의 충전 유닛이 포함되고, 상기 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항과 충전 스위치가 포함된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한 적어도 하나의 단절 스위치가 포함되고, 상기 단절 스위치가 상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한 적어도 하나의 제3 출력 반도체 장치가 포함되고, 상기 제3 출력 반도체 장치가 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결되며, 상기 제3 출력 반도체 장치가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시킨다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한 상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 전압 쉐어링 저항이 포함된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 제1 바이패스 스위치가 포함되고, 상기 제1 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다.
나아가, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 제2 바이패스 브랜치가 포함되고, 상기 제2 바이패스 브랜치에는 직렬 연결된 제2 바이패스 스위치와 제1 방전 저항이 포함되며, 상기 제2 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다.
나아가, 상기 제1 바이패스 브랜치에는 또한 상기 제1 출력 반도체 장치와 병렬 연결되는 제3 바이패스 스위치가 포함되고, 상기 제3 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다.
나아가, 상기 일방향 턴온 유닛은 하나의 비선형 저항과 병렬 연결된다.
나아가, 상기 제1 출력 반도체 장치는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결된다.
나아가, 상기 에너지 소모 저항은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결된다.
나아가, 상기 제2 출력 반도체 장치가 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치이다.
나아가, 상기 제1 출력 반도체 장치가 전제어형 출력 반도체 장치이다.
본 출원의 실시예에서는 또한 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법을 제공하는 바, 상기 방법에는, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며; 상기 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는 것이 포함된다.
나아가, 상기 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨 후, 또한 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시키는 것이 포함된다.
나아가, 장치가 가동될 때, 충전 유닛을 통하여 장치를 위하여 충전을 진행하는 바, 상기 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨 후, 또한 충전 스위치를 턴오프시키고, 충전 저항을 통하여 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 모든 직류 커패시터를 향하여 충전시키며; 충전 완성 후, 상기 충전 스위치를 턴온시키고, 상기 충전 저항을 바이패싱시키는 것이 포함된다.
나아가, 상기 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는 것에는, 상기 직류 에너지 소모 장치 양단의 직류 전압 상승이 제1 역치를 초과할 때, 일정한 규칙에 따라 일부 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며; 상기 직류 전압 상승이 제2 역치를 초과할 때, 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키는 것이 포함된다.
나아가, 상기 방법에는 또한, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며; 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제2 바이패스 스위치를 턴온시키고, 상기 직류 커패시터가 제2 바이패스 브랜치의 제1 방전 저항을 통하여 방전하며; 상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함된다.
나아가, 상기 방법에는 또한, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며; 상기 제1 출력 반도체 장치와 병렬 연결된 제3 바이패스 스위치를 턴온시키고, 상기 직류 커패시터가 에너지 소모 저항을 통하여 방전하며; 상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함된다.
나아가, 상기 방법에는 또한, 전압 쉐어링 에너지 소모 장치에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮을 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함된다.
나아가, 상기 방법에는 또한, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제3 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시키는 것이 포함된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 일방향 턴온 유닛이 집중적으로 배치되어, 모니터링과 관리에 편리하고, 직류 커패시터가 공동적으로 회로 전압을 감당하여 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중 전력 반도체 장치가 과전압을 감당하는 위험을 낮추며, 또한 커패시터가 전환 기능을 갖고 있어, 전압의 상승과 하강의 속도에 대하여 일정한 제어 작용을 하는 바, 직류 회로 전압이 높아질 때, 제1 출력 반도체 장치를 제어하여 에너지 소모 저항의 온/오프를 제어하여 직류 전압을 안정화시키며, 장치 가성비가 비교적 높고, 안정성이 높으며, 구현하기 쉽다.
본 출원의 실시예 중의 기술방안에 대하여 더욱 명확한 설명을 진행하기 위하여, 아래 실시예의 설명에 사용될 도면에 대하여 간략한 설명을 진행하는 바, 하기 설명 중의 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 당업계의 기술자로 말하면 창조성적인 노력이 필요없이 이러한 도면에 의하여 기타 도면을 취득할 수 있다.
도1은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도2는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도3은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도4는 본 출원의 또 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도5는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도6은 본 출원의 또 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도.
도7은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면.
도8은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면.
도9는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면.
도10은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면.
도11은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도12는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도13은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도14는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도15는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도16은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도17은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
도18은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도.
본 출원의 실시예의 목적, 기술방안 및 장점을 더욱 잘 이해하도록 하기 위하여, 아래 도면과 실시예를 참조하여 본 출원의 기술방안의 구체적인 실시 방식에 대하여 더욱 상세하고 명확한 설명을 진행하도록 한다. 하지만, 아래 기술된 구체적인 실시 방식과 실시예는 단지 설명을 위한 목적일 뿐, 본 출원을 제한하는 것이 아니다. 여기에는 단지 본 출원의 일부 실시예만 포함되고, 모든 실시예가 포함된 것이 아니며, 당업계의 기술자들이 본 출원에 대한 여러 가지 변화가 취득한 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
비록 제1, 제2, 제3 등 용어가 본문에 사용되어 여러 가지 소자 또는 모듈을 설명할 수 있지만, 이러한 소자 또는 모듈은 이러한 용어의 제한을 받지 않는다. 이러한 용어는 단지 하나의 소자 또는 모듈과 다르 하나의 소자 또는 모듈을 구분하기 위한 것이다. 그러므로, 하기에 토론되는 제1 소자 또는 모듈은, 본 출원의 내용에 벗어나지 않는 한, 제2 소자 또는 제2 모듈이라 칭할 수 있다.
도1은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛이 포함된다. 직류 에너지 소모 장치는 중, 고전압 직류 회로 간에 병렬 연결되는 바, 일단이 직류 회로 고전위 전극에 연결되고, 타단이 직류 회로 저전위 전극에 연결된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 본 실시예에서, 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다.
일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에 포함된 제1 출력 반도체 장치(5)는 일반적으로 역병렬 연결 다이오드가 구비된 IGBT이고, 에너지 소모 저항(6) 양단이 다이오드에 병렬 연결되며, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2) 중의 출력 반도체 장치가 소재하는 브랜치는 직접 직렬 연결된 것이고, 해당 직렬 연결 브랜치에는 단지 출력 반도체 장치만 포함되며, 또한 모든 출력 반도체 장치를 포함하고, 구조 설계 시 한데 압축 설치할 수 있어, 장치의 체적을 크게 감소시킬 수 있고, 아울러 장치 작동의 일치성을 확보하는데 유리하며, 또한 장치 간의 등가 인덕턴스 값이 감소되도록 한다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 이용하여 장치를 각 서브 모듈로 분할하고, 각 모듈에는 모두 직류 커패시터와 전류 제한 저항이 포함되며, 직류 커패시터, 전류 제한 저항이 공동으로 회로 전압을 감당하여 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중 전력 반도체 장치가 과전압을 감당하는 위험을 낮추며, 또한 커패시터가 전환 기능을 갖고 있어, 전압의 상승과 하강의 속도에 대하여 일정한 제어 작용을 하는 바, 직류 회로 전압이 높아질 때, 제1 출력 반도체 장치를 제어하여 에너지 소모 저항의 온/오프를 제어하여 직류 전압을 안정화시키며, 장치 가성비가 비교적 높고, 안정성이 높으며, 구현하기 쉽다.
도2는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛이 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4) 및 직류 커패시터(4)와 직렬 연결되는 전류 제한 저항(18)이 포함된다. 전류 제한 저항(18)은 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈로 대체할 수 있고, 또한 이에 제한되지 않는다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 일방향 턴온 유닛이 집중 배치되어, 하나의 다이오드 스트링을 구성하여, 모니터링과 관리가 편리하고, 직류 회로 단락 시, 커패시터 그룹이 고장점으로 방전하는 것을 방지하여, 보호 격리의 역할을 한다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 또 다른 일 실시예는 하기와 같다. 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14)가 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(3)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(3)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 전류 제한 저항(18)은 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈로 대체할 수 있고, 또한 이에 제한되지 않는다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 또 다른 일 실시예는 하기와 같다. 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 제3 출력 반도체 장치(17)가 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(3)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4) 및 직류 커패시터(4)와 직렬 연결되는 전류 제한 저항(18)이 포함된다. 전류 제한 저항(18)은 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈로 대체할 수 있고, 또한 이에 제한되지 않는다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
도3은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 제3 출력 반도체 장치(17)가 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(3)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11)이 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 또 다른 일 실시예는 하기와 같다. 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 제3 출력 반도체 장치(17), 적어도 하나의 비선형 저항(15)이 포함되고, 비선형 저항(15)이 일방향 턴온 유닛과 병렬 연결된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(11)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 하나의 버선형 저항(15)과 병렬 연결된 후 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11)이 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 일 선택가능한 방안으로서, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 일방향 턴온 유닛 양단이 비선형 저항과 병렬 연결되어, 다이오드 세그먼트가 과전압을 받는 것을 방지하고, 집중적으로 보호하며, 전체 수량 면에서도 전통적인 방안과 비하여 감소된다.
도4는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 비선형 저항(15)이 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(11)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 하나의 버선형 저항(15)과 병렬 연결된 후 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10)가 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다.
다시 말하면, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2) 및 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(3)가 포함되며, 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 동일한 방향으로 직렬 연결되어 적어도 하나의 에너지 소모 유닛을 구성하고, 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(3)가 동일한 방향으로 직렬 연결되어 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛을 구성하며, 일방향 턴온 유닛과 에너지 소모 유닛이 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 제1 바이패스 스위치(10)가 포함되고, 직류 커패시터, 에너지 소모 브랜치, 제1 바이패스 스위치(10)가 병렬 연결되며, 에너지 소모 브랜치는 제1 출력 반도체 소자(5)와 에너지 소모 저항(6)이 직렬 연결되어 구성된다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결된다. 에너지 소모 저항(6)은 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 엄중하게 고장이 발생할 때, 제1 바이패스 스위치를 통하여 직접 바이패싱시켜, 적시적으로 에너지 소모 장치의 온라인 온/오프를 구현하고, 고장의 확산 및 연속을 막을 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 또 다른 일 실시예는 하기와 같다. 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 비선형 저항(15)이 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(11)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 하나의 버선형 저항(15)과 병렬 연결된 후 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10), 제2 바이패스 브랜치가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제2 바이패스 브랜치와 직류 커패시터 브랜치 및 제1 바이패스 브랜치(10)가 병렬 연결되고, 제2 바이패스 브랜치에는 직렬 연결된 제2 바이패스 스위치(8)와 제1 방전 저항(9)이 포함된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결된다. 에너지 소모 저항(6)은 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 모듈에 고장이 발생할 때, 예를 들면 IGBT 오픈 루프 고장 시, 이때 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 에너지 소모 작용을 일으킬 수 없어 엄중한 후과가 존재하지 않으며, 우선 제2 바이패스 브랜치를 턴온시켜 직류 커패시터 전압 상에 저장된 에너지를 방출하고, 직류 전압이 안전 방전 전압보다 낮아진 후 다시 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜, 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜 직류 커패시터가 갑자기 단락되어, 직류 커패시터의 수명에 영향을 미치는 것을 방지하고, 일부 엄중한 고장 상황 하에서, 예를 들면 IGBT 단락 고장 시, 이때 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 저항이 줄곧 회로에 투입되고, 직류 전압이 신속하게 낮아지며, 지속 시간이 길면 저항이 손상되고, 또한 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시킬 수도 있어, 이중 바이패스의 방식을 통하여 바이패스의 신뢰성을 크게 항샹시켰다.
도5는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 비선형 저항(15)이 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(11)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 하나의 버선형 저항(15)과 병렬 연결된 후 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10), 제3 바이패스 스위치(16)가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터(4)와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제3 바이패스 스위치(16)가 제1 출력 반도체 장치(5)와 병렬 연결된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결된다. 에너지 소모 저항(6)은 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 모듈에 고장이 발생할 때, 우선 제3 바이패스 브랜치를 턴온시키고, 직류 전압이 안전 방전 전압보다 낮아진 후 다시 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜, 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜 직류 커패시터가 갑자기 단락되어, 직류 커패시터의 수명에 영향을 미치는 것을 방지하고, 일부 엄중한 고장 상황 하에서, 또한 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시킬 수도 있어, 나아가 이중 바이패스의 방식을 통하여 바이패스의 신뢰성을 크게 항샹시켰다.
도6은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 토폴로지 구조도로서, 직류 에너지 소모 장치(1)에는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛, 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛, 적어도 하나의 충전 유닛, 적어도 하나의 단절 스위치(14), 적어도 하나의 비선형 저항(15)이 포함된다.
에너지 소모 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)이 포함된다. 일방향 턴온 유닛에는 동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치(11)가 포함된다. 일방향 턴온 유닛이 하나의 버선형 저항(15)과 병렬 연결된 후 에너지 소모 유닛과 직렬 연결된다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제3 출력 반도체 장치(17), 제3 바이패스 스위치(16)가 포함된다. 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제3 바이패스 스위치(16)가 제1 출력 반도체 장치(5)와 병렬 연결된다. 제2 출력 반도체 장치(3)와 제1 출력 반도체 장치(5)가 흐름이 허용된 전류 방향에 따라 동일한 방향으로 배치된다. 충전 유닛이 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결되고, 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항(13)과 충전 스위치(12)가 포함된다. 단절 스위치(14)가 에너지 소모 유닛 및 일방향 턴온 유닛과 직렬 연결된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 본 실시예에서, 제2 출력 반도체 장치(3)에는 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치가 포함된다. 제1 출력 반도체 장치(5)가 전제어형 출력 반도체 장치이다. 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결된다. 에너지 소모 저항(6)은 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 모듈에 고장이 발생할 때, 우선 제3 바이패스 스위치를 턴온시키고, 일부 엄중한 상황 하에서, 또한 제3 출력 반도체 장치 바이패싱 방식을 사용하여, 직접 사이리스터를 턴온시키거나 또는 과전압 항복 제3 출력 반도체 장치가 모듈을 바이패싱시키고, 적시적으로 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시켜, 바이패싱의 신뢰성을 크게 향상시켰다.
도7은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면으로서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터(4), 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11)이 포함된다.
에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터(4)와 병렬 연결된다.
도8은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면으로서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10)가 포함된다.
에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제1 바이패스 스위치(10)에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다.
도8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 또 다른 일 실시예는 하기와 같다. 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10), 제2 바이패스 브랜치가 포함된다.
에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4) 및 직류 커패시터(4)와 직렬 연결되는 전류 제한 저항(18)이 포함된다. 전류 제한 저항(18)은 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈로 대체할 수 있고, 또한 이에 제한되지 않는다. 제2 바이패스 브랜치와 직류 커패시터 브랜치가 병렬 연결되고, 제2 바이패스 브랜치에는 직렬 연결된 제2 바이패스 스위치(8)와 제1 방전 저항(9)이 포함된다. 제2 바이패스 스위치(8)에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다. 도8에 도시된 바와 같이, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 제1 출력 반도체 장치는 일반적으로 역병렬 연결 다이오드가 구비된 IGBT이고, 에너지 소모 저항 양단이 다이오드에 병렬 연결되며, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 출력 반도체 장치가 소재하는 브랜치는 직접 직렬 연결된 것이고, 해당 직렬 연결 브랜치에는 단지 출력 반도체 장치만 포함되며, 또한 모든 출력 반도체 장치를 포함하고, 구조 설계 시 한데 압축 설치할 수 있어, 장치의 체적을 크게 감소시킬 수 있고, 아울러 장치 작동의 일치성을 확보하는데 유리하며, 또한 장치 간의 등가 인덕턴스 값이 감소되도록 한다.
도9는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면으로서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제1 바이패스 스위치(10), 제2 바이패스 브랜치, 제3 바이패스 스위치(16)가 포함된다.
에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제1 바이패스 스위치(10)가 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 제2 바이패스 브랜치와 직류 커패시터 브랜치가 병렬 연결되고, 제2 바이패스 브랜치에는 직렬 연결된 제2 바이패스 스위치(8)와 제1 방전 저항(9)이 포함된다. 제3 바이패스 스위치(16)가 제1 출력 반도체 장치(5)와 병렬 연결된다. 제3 바이패스 스위치(16)에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다. 도9에 도시된 바와 같이, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결될 수 있다.
도10은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 구성 도면으로서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)에는 병렬 연결된 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치, 전압 쉐어링 저항(11), 제3 바이패스 스위치(16)가 포함되고, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)은 또한 하나의 제3 출력 반도체 장치와 병렬 연결된다.
에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결된 제1 출력 반도체 장치(5)와 에너지 소모 저항(6)이 포함되고, 전압 쉐어링 저항(11)이 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결된다. 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터(4)가 포함된다. 제3 바이패스 스위치(16)가 제1 출력 반도체 장치(5)와 병렬 연결된다. 제3 바이패스 스위치(16)에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함된다. 제3 출력 반도체 장치(17)가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)과 병렬 연결되고, 제3 출력 반도체 장치(17)가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈(2)을 바이패싱시킨다. 도10에 도시된 바와 같이, 제1 출력 반도체 장치(5)는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결될 수 있다. 에너지 소모 저항(6)은 또한 적어도 하나의 다이오드(7)와 병렬 연결될 수 있다.
상기 실시예의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈은 실제 수요에 의하여 직류 에너지 소모 장치에 구성될 수 있다.
도11은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
장치 가동 시, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다.
회로 직류 전압이 상승함에 따라, 장치 양단의 직류 전압이 동시에 상승하고, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 이용하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중 커패시터의 전압의 균형을 잡는다.
상기 방안을 사용하면, 직류 에너지 소모 장치가 인접된 컨버터와 충전 회로를 공용할 수 있고, 직류 에너지 소모 장치 중의 직류 커패시터와 컨버터 서브 모듈의 커패시터가 동시에 충전할 수 있다.
도12는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 장치 가동 시, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키는 바, 이때 충전 스위치가 턴오프되고, 단절 스위치가 턴오프된다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다. 구체적으로 말하면, 기타의 실시예에서, 만일 일방향 턴온 유닛이 없다면, 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킬 필요가 없다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다. 다시 말하면, 에너지 소모 브랜치를 이용하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중 커패시터의 전압의 균형을 잡는다.
도13는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 장치 가동 시, 충전 유닛을 이용하여 장치를 위하여 충전을 진행하며, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키는 바, 이때 충전 스위치가 턴오프되고, 단절 스위치가 턴오프된다.
S121 단계에서, 직류 회로가 대전한 후, 단절 스위치를 턴오프시키고, 충전 저항을 통하여 전압 쉐어링 에너지 모듈의 직류 커패시터를 위하여 충전한다.
S122 단계에서, 충전 완성 후, 충전 스위치를 턴온시키고, 충전 저항을 바이패싱시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다. 다시 말하면, 에너지 소모 브랜치를 이용하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중 커패시터의 전압의 균형을 잡는다.
도14는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
장치와 연결된 직류 회로가 정상적으로 작동할 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치가 턴오프 상태에 처한다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다.
이때, 단절 스위치와 충전 스위치가 턴온된다.
S131 단계에서, 직류 회로가 과전압일 때, 직류 에너지 소모 장치 양단의 직류 전압 상승이 제1 역치를 초과할 때, 일정한 규칙에 따라 일부 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
본 실시예에서, 직류 회로가 과전압일 때, 에너지 소모 모드로 진입한다. 정상값이 400kV이고, 전압 제어 목표의 제1 역치를 420kV로 설정하고, 제2 역치를 440kV로 설정한다.
에너지 소모 모드 하에서, 직류 회로 전압이 420kV를 초과한 것을 탐지할 때, 일정한 규칙에 따라 일부 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치를 턴온시킨다. 이때 저항의 투입으로 인하여, 에너지가 소모되는 바, 직류 전압값의 변화는 에너지 누적의 속도와 소모의 속도에 의해 결정된다.
에너지의 소모 속도가 누적 속도보다 클 때, 직류 전압이 400kV 및 이하로 회복된 것을 탐지하면, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S132 단계에서, 직류 전압 상승이 제2 역치를 초과할 때, 모든 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
만일 누적되는 에너지 속도가 소모의 속도보다 크면, 직류 전압이 계속하여 상승하고, 직류 전압이 440kV를 초과하며, 이때, 동시에 모든 전압 쉐어링 에너지 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치를 턴온시켜, 최대의 에너지 소모 능력으로 직류 측에 누적된 에너지를 방출한다.
직류 회로 전압이 정상값 400kV로 회복되면, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈 중의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생할 때, 여러 가지 바이패싱 방법이 포함된다.
도15는 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다.
S140 단계에서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S150 단계에서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제2 바이패스 스위치를 턴온시키고, 직류 커패시터가 제2 바이패스 브랜치의 제1 방전 저항을 통하여 방전한다.
S160 단계에서, 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 모듈에 고장이 발생할 때, 우선 제2 바이패스 브랜치를 턴온시켜, 직류 커패시터 전압 상에 저장된 에너지를 방출하고, 직류 전압이 안전 방전 전압보다 낮아진 후 다시 제1 바이패스 브랜치의 바이패스 스위치를 턴온시켜, 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜 직류 커패시터가 갑자기 단락되어, 직류 커패시터의 수명에 영향을 미치는 것을 방지한다.
도16은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다.
S140 단계에서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S141 단계에서, 제1 출력 반도체 장치와 병렬 연결된 제3 바이패스 스위치를 턴온시키고, 직류 커패시터가 에너지 소모 저항을 통하여 방전한다.
S160 단계에서, 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시킨다.
여기에서 특별하게 지적하여야 할 바로는, 만일 장치에 제3 바이패스 스위치가 포함되고 또한 제1 바이패스 스위치가 포함될 때, 하기 단계를 실행한다. 만일 장치에 제3 바이패스 스위치가 포함되고 또한 제1 바이패스 스위치가 포함되지 않을 때, S160 단계가 존재하지 않고, 그렇다면 직류 커패시터가 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 저항을 통하여 방전하고, 에너지 소모 저항이 냉각 시스템을 구성하여, 장시간 전류를 통과시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 모듈에 고장이 발생할 때, 우선 제2 바이패스 브랜치를 턴온시켜, 직류 커패시터 전압 상에 저장된 에너지를 방출하고, 에너지 소모 저항을 방전 저항으로 사용하여 원가를 절약하고, 장치 이용율을 향상시킬 수 있으며, 아울러 제3 바이패스 스위치가 기계 스위치 또는 고체 상태 스위치일 수 있고, 제1 출력 반도체 장치의 후보와 중복일 수 있으며, 직류 전압이 안전 방전 전압보다 낮아진 후 다시 제1 바이패스 브랜치의 바이패스 스위치를 턴온시켜, 직접 제1 바이패스 스위치를 턴온시켜 직류 커패시터가 갑자기 단락되어, 직류 커패시터의 수명에 영향을 미치는 것을 방지한다.
도17은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다.
S170 단계에서, 전압 쉐어링 에너지 소모 장치에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮을 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 일부 엄중한 상황 하에서, 또한 직접 제1 바이패스 스위치를 턴오프시킬 수 있고, 적시적으로 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시켜, 나아가 바이패싱의 신뢰성을 향상시켰다.
도18은 본 출원의 또 다른 일 실시예에서 제공하는 일 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법의 흐름도로서, 하기 단계가 포함된다.
S110 단계에서, 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨다.
S120 단계에서, 직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시킨다.
S130 단계에서, 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는다.
S180 단계에서, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제3 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시킨다. 제3 출력 반도체 장치에는 사이리스터가 포함되나 이에 제한되지 않는다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 기술방안은, 일부 엄중한 상황 하에서, 또한 제3 출력 반도체 장치 바이패싱 방식을 사용하여, 직접 사이리스터를 턴온시키거나 또는 과전압 항복 제3 출력 반도체 장치가 모듈을 바이패싱시키고, 적시적으로 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시켜, 바이패싱의 신뢰성을 크게 향상시켰다.
설명하여야 할 바로는, 이상에서는 도면을 참조하여 설명한 각 실시예는 단지 본 출원을 설명하기 위한 것일 뿐 본 출원의 범위를 제한하는 것이 아니며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이는 모두 본 출원의 범위에 속한다. 그리고, 문맥 상 별도로 명기한 것을 제외하고, 단수 형식으로 표현된 단어는 복수 형식을 포함하고, 거꾸로도 마찬가지이다. 그리고, 특별하게 설명한 외, 임의의 실시예의 전부 또는 일부는 임의의 기타 실시예의 전부 또는 일부와 결합되어 사용될 수 있다.

Claims (23)

  1. 직류 에너지 소모 장치에 있어서, 상기 직류 에너지 소모 장치에는,
    동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈이 포함되는 적어도 하나의 에너지 소모 유닛이 포함되며;
    상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 병렬 연결되는 직류 커패시터 브랜치, 에너지 소모 브랜치가 포함되고, 상기 에너지 소모 브랜치에는 직렬 연결되는 제1 출력 반도체 소자와 에너지 소모 저항이 포함되며; 상기 직류 커패시터 브랜치에는 직류 커패시터가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직류 커패시터 브랜치에는 또한,
    상기 직류 커패시터와 직렬 연결되는 전류 제한 저항 또는 전류 제한 인덕터 또는 퓨즈가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한,
    동일한 방향으로 직렬 연결되는 적어도 두 개의 제2 출력 반도체 장치가 포함되는 적어도 하나의 일방향 턴온 유닛이 포함되고, 상기 일방향 턴온 유닛이 상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한,
    상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결되는 적어도 하나의 충전 유닛이 포함되고, 상기 충전 유닛에는 병렬 연결되는 충전 저항과 충전 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한,
    상기 에너지 소모 유닛과 직렬 연결되는 적어도 하나의 단절 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 직류 에너지 소모 장치에는 또한,
    상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결되는 적어도 하나의 제3 출력 반도체 장치가 포함되고, 상기 제3 출력 반도체 장치가 주동적으로 턴온되거나 또는 항복될 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시키는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 또한,
    상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 전압 쉐어링 저항이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 또한,
    상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 제1 바이패스 스위치가 포함되고, 상기 제1 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에는 또한,
    상기 직류 커패시터 브랜치와 병렬 연결되는 제2 바이패스 브랜치가 포함되고, 상기 제2 바이패스 브랜치에는 직렬 연결된 제2 바이패스 스위치와 제1 방전 저항이 포함되며, 상기 제2 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 바이패스 브랜치에는 또한,
    상기 제1 출력 반도체 장치와 병렬 연결되는 제3 바이패스 스위치가 포함되고, 상기 제3 바이패스 스위치에는 기계 스위치 또는 출력 반도체 장치로 구성된 고체 상태 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 일방향 턴온 유닛은 하나의 비선형 저항과 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 출력 반도체 장치는 또한 적어도 하나의 다이오드와 역병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 에너지 소모 저항은 또한 적어도 하나의 다이오드와 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  14. 제3항에 있어서, 상기 제2 출력 반도체 장치가 다이오드 또는 반제어형 출력 반도체 장치 또는 전제어형 출력 반도체 장치인 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 출력 반도체 장치가 전제어형 출력 반도체 장치인 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치.
  16. 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 방법에는,
    모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며;
    각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨 후, 또한
    직류 에너지 소모 장치의 모든 일방향 턴온 유닛의 제2 출력 반도체 장치를 턴온시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 모든 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시킨 후, 또한
    충전 스위치를 턴오프시키고, 충전 저항을 통하여 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 모든 직류 커패시터를 향하여 충전시키며;
    충전 완성 후, 상기 충전 스위치를 턴온시키고, 상기 충전 저항을 바이패싱시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 각 직류 커패시터를 이용하고 또한 제1 출력 반도체 장치를 선택적으로 턴온시키는 것을 통하여 각 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 전압의 균형을 잡는 것에는,
    상기 직류 에너지 소모 장치 양단의 직류 전압 상승이 제1 역치를 초과할 때, 일정한 규칙에 따라 일부 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며;
    상기 직류 전압 상승이 제2 역치를 초과할 때, 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 직류 전압이 정상 값을 회복한 후 모든 상기 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 방법에는 또한,
    전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며;
    상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제2 바이패스 스위치를 턴온시키고, 상기 직류 커패시터가 제2 바이패스 브랜치의 제1 방전 저항을 통하여 방전하며;
    상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 방법에는 또한,
    전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈의 에너지 소모 브랜치의 제1 출력 반도체 장치를 턴오프시키며;
    상기 제1 출력 반도체 장치와 병렬 연결된 제3 바이패스 스위치를 턴온시키고, 상기 직류 커패시터가 에너지 소모 저항을 통하여 방전하며;
    상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮은 것을 탐지한 후, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  22. 제16항에 있어서, 상기 방법에는 또한,
    전압 쉐어링 에너지 소모 장치에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 직류 커패시터의 전압이 방전 안전 값보다 낮을 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제1 바이패스 스위치를 턴온시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
  23. 제16항에 있어서, 상기 방법에는 또한,
    전압 쉐어링 에너지 소모 모듈에 고장이 발생한 것을 탐지할 때, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈과 병렬 연결된 제3 출력 반도체 장치를 턴온시키고, 상기 전압 쉐어링 에너지 소모 모듈을 바이패싱시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 직류 에너지 소모 장치의 제어 방법.
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