一种能量控制电路及控制方法技术

一种能量控制电路及控制方法，本方案中包括：主电阻、多个主开关和多个电压源模块；主开关与电压源模块并联；所述主电阻以及多个电压源模块依次串联；所述电压源模块用于电路分压；在本方案中，根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量；根据所述投入量，通过控制所述主开关断开，将需要投入电压源模块调整为分压状态并保持分压稳定，所述主电阻根据所述耗能需求进行耗能；通过控制所述主开关闭合，将剩余的所述电压源模块调整为短接状态；在设定的工作周期内，基于所述投入量控制所述电压源模块交替投退。本方案中通过在设定的工作周期内，控制所述电压源模块在交替投退，使得能量控制电路中的电压源模块交替冷却，降低了对硬件的损耗率。

An energy control circuit and control method

An energy control circuit and a control method, the scheme includes: a main resistance, a plurality of main switches and a plurality of voltage source modules; a main switch and a voltage source module are in parallel; the main resistance and a plurality of voltage source modules are in series in turn; the voltage source module is used for circuit voltage division; in the scheme, the input amount of the voltage source module is determined according to the energy consumption demand; and the input amount of the voltage source module is determined according to the input amount Input, by controlling the opening of the main switch, the voltage source module to be input is adjusted to the partial voltage state and the partial voltage is kept stable, and the main resistance consumes energy according to the energy consumption demand; by controlling the closing of the main switch, the remaining voltage source module is adjusted to the short circuit state; within the set working cycle, the voltage source module is controlled to cross based on the input Replace it. In the scheme, the voltage source module is controlled to turn on and off alternately within the set working period, so that the voltage source module in the energy control circuit is cooled alternately, and the loss rate of the hardware is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种能量控制电路及控制方法
本专利技术涉及直流输电能量转移领域，具体涉及一种能量控制电路及控制方法。
技术介绍
直流输电线路能够高效便捷地把大量电能从能源基地传输到负荷中心，直流输电线路的结构图如图2所示，对于运行中直流输电工程来说，受端消纳的电能与送端发出的电能相平衡，送端的电网的电压和工作频率维持恒定。当受端电力系统发生扰动或故障，无法消纳送端送出的电能时，送端电网的电压和频率将发生扰动，可以通过快速调节发电机的出力来减少这种扰动；若送端的电源是火力发电机或水力发电机，发电机的出力可以调节，但是调节过程需要一定的时延，无法做到即时响应，电网的电压和频率仍会出现扰动；若送端电源是风力发电机组，由于自然界的风力无法控制，无法根据运行需要调节风力发电机组的出力，送端电网的电压和频率将出现严重扰动，严重时可能造成发电机组解裂，引起严重电网事故。特高压直流输电技术的发展使直流输电的输电容量提升至8000～12000MW，送端电网传统火力和水力发电机装机容量随之水涨船高，发电机出力的快速调节日趋困难，风、光、水、火电打捆外送更加重了这种困难；柔性直流输电技术的发展使得风力发电并网规模的日益扩大，受端电网故障引起送受端功率不匹配而导致风力发电机组解裂的风险日益增大。为解决上述问题，提高直流输电的运行可靠性，需要设计一种能量控制电路维持整个直流输电系统送受端功率平衡。目前已有三种能量控制电路。其中，电路1使用开关与电阻串联的型式，如图3所示，开关是由电力电子器件串联组成的阀，通过脉宽调制方式(PWM)控制阀的开断来实现电阻消耗功率的调节，该电路具有结构简单、易于控制的特点；但是当直流电压升高到一定程度之后，电力电子器件数量的增加将使得器件均压变得困难，由于采用脉宽调制方式，所有的电力电子器件动作一致性也无法保证；所以，该控制电路适用于低电压的领域。电路2在电路1的基础上进行了模块化设计，如图4所示，其控制方法为：把开关和电阻分散布置在每一个模块中，模块的均压由模块电容实现，通过控制导通的模块开关的数量来控制电路消耗的功率；该电路具有控制方式简单、不受直流电压限制的优点，缺点在于消耗能量的电阻放置于模块之内，将增大模块体积和阀厅建筑面积，对冷却系统要求高。电路3与电路1相比，改进之处在于开关阀采用了模块化多电平换流器(MMC)模块串联，如图5所示，模块化多电平换流器模块可采用全桥或半桥结构，其控制方法可以通过模块化多电平换流器模块电容的充放电实现模块均压，当控制电路动作时模块化多电平换流器模块无须同时开关，因此该电路不受直流电压限制，可以应用于高电压工程；该电路的控制方法的缺点在于控制方式复杂，设备成本高昂。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺少一种适用于高压直流线路的能量控制方法的问题，本专利技术提供了一种能量控制电路及控制方法。本专利技术提供的技术方案是：一种能量控制电路，所述电路，包括：主电阻、多个主开关和多个电压源模块；所述主开关与所述电压源模块并联；所述主电阻以及多个电压源模块依次串联；所述电压源模块用于电路分压；其中，所述主电阻消耗的功率>>多个电压源模块消耗的功率。优选的，所述电路非对称或对称并接于直流输电线路上。优选的，所述电压源模块，包括：电压源、辅助开关、辅助电阻和控制子模块；所述辅助开关和辅助电阻串联，构成辅助回路；所述电压源和辅助回路并联；所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；所述电压源为电容或电池。优选的，所述电路，还包括：三个二极管；一个二极管与所述主开关反向并联；一个二极管与所述电压源模块串联；另外一个二极管与所述辅助开关反向并联。优选的，所述电压源模块，包括：两个电压源、两个辅助开关、辅助电阻和控制子模块；所述两个电压源串联，构成第一串联电路；所述两个辅助开关串联，构成第二串联电路；所述第一串联电路的中心点与所述第二串联电路的中心点通过所述辅助电阻连接；所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；缩短胡电压源为电容。优选的，所述电压源模块，还包括：四个二极管；一个二极管与所述主开关反向并联；一个二极管与所述电压源模块串联；另外两个二极管与两个所述辅助开关反向并联。优选的，所述电压源模块，包括：电压源、四个辅助开关、辅助电阻和控制子模块；所述辅助开关两两串联，得到两条串联电路，两条所述串联电路与电压源相互并联；两条所述串联电路的中心点通过所述辅助电阻连接；所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；所述电压源为电容。优选的，所述电压源模块，还包括：六个二极管；一个二极管与所述主开关反向并联；一个二极管与所述电压源模块串联；另外四个二极管与四个所述辅助开关反向并联。优选的，所述主电阻的阻值由所述电路的预设最大消耗功率值和所述直流输电线路的电压决定，所述主电阻的阻值按下式计算：其中，Rm_usy为主电阻的阻值，Pmax为所述电路的预设最大消耗功率值，Udc为所述直流输电线路的电压。优选的，所述电路中布置的电压源模块的最小个数由所述主开关的耐压能力和所述直流输电线路的电压决定，计算式如下：其中，Nm_min_usy为非对称布置时，所述电压源模块的最小个数，Nm_min_sy为对称布置时，所述电压源模块的最小个数，Udc为所述直流输电线路的电压，Um_e为所述主开关的耐压能力。所述电路的控制方法，包括：根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量；根据所述投入量，通过控制所述主开关断开，将需要投入电压源模块调整为分压状态并保持分压稳定，所述主电阻根据所述耗能需求进行耗能；通过控制所述主开关闭合，将剩余的所述电压源模块调整为短接状态；在设定的工作周期内，基于所述投入量控制所述电压源模块交替投退。优选的，所述根据所述投入量，通过控制所述主开关断开，将需要投入电压源模块调整为分压状态，包括：将需要投入的所述电压源模块中的主开关和辅助开关断开，将电压源模块中的电压源串接于所述电路中进行分压。优选的，保持所述电压源模块的分压稳定，包括：当所述电压源模块分压达到第一阈值时，保持所述主开关断开状态并将所述电压源模块调整为保护状态，进行降压；当所述电压源模块分压下降到第二阈值时，保持所述主开关断开状态并将所述电压源模块调整为分压状态，进行分压；所述第二阈值以设定幅值低于所述第一阈值。优选的，所述当所述电压源模块分压达到第一阈值时，保持所述主开关断开状态并将所述电压源模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量控制电路，其特征在于，所述电路，包括：/n主电阻、多个主开关和多个电压源模块；/n所述主开关与所述电压源模块并联；/n所述主电阻以及多个电压源模块依次串联；/n所述电压源模块充电时对电路进行分压；/n其中，所述主电阻消耗的功率>>多个电压源模块消耗的功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种能量控制电路，其特征在于，所述电路，包括：
主电阻、多个主开关和多个电压源模块；
所述主开关与所述电压源模块并联；
所述主电阻以及多个电压源模块依次串联；
所述电压源模块充电时对电路进行分压；
其中，所述主电阻消耗的功率>>多个电压源模块消耗的功率。


2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述电路非对称或对称并接于直流输电线路上。


3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压源模块，包括：
电压源、辅助开关、辅助电阻和控制子模块；
所述辅助开关和辅助电阻串联，构成辅助回路；
所述电压源和辅助回路并联；
所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；
所述电压源为电容或电池。


4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电路，还包括：
三个二极管；
一个二极管与所述主开关反向并联；
一个二极管与所述电压源模块串联；
另外一个二极管与所述辅助开关反向并联。


5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压源模块，包括：
两个电压源、两个辅助开关、辅助电阻和控制子模块；
所述两个电压源串联，构成第一串联电路；
所述两个辅助开关串联，构成第二串联电路；
所述第一串联电路的中心点与所述第二串联电路的中心点通过所述辅助电阻连接；
所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；
缩短胡电压源为电容。


6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电压源模块，还包括：
四个二极管；
一个二极管与所述主开关反向并联；
一个二极管与所述电压源模块串联；
另外两个二极管与两个所述辅助开关反向并联。


7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压源模块，包括：
电压源、四个辅助开关、辅助电阻和控制子模块；
所述辅助开关两两串联，得到两条串联电路，两条所述串联电路与电压源相互并联；
两条所述串联电路的中心点通过所述辅助电阻连接；
所述控制子模块与所述电压源和辅助开关连接，用于根据所述电压源两端的电压，控制所述辅助开关的闭合和断开；
所述电压源为电容。


8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电压源模块，还包括：
六个二极管；
一个二极管与所述主开关反向并联；
一个二极管与所述电压源模块串联；
另外四个二极管与四个所述辅助开关反向并联。


9.如权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述主电阻的阻值由所述电路的预设最大消耗功率值和所述直流输电线路的电压决定，所述主电阻的阻值按下式计算：



其中，Rm_usy为主电阻的阻值，Pmax为所述电路的预设最大消耗功率值，Udc为所述直流输电线路的电压。


10.如权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述电路中布置的电压源模块的最小个数由所述主开关的耐压能力和所述直流输电线路的电压决定，计算式如下：



其中，Nm_min_usy为非对称布置时，所述电压源模块的最小个数，Nm_min_sy为对称布置时，所述电压源模块的最小个数，Udc为所述直流输电线路的电压，Um_e为所述主开关的耐压能力。


11.如权利要求1-10任一项所述电路的控制方法，其特征在于，包括：
根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量；
根据所述投入量，通过控制所述主开关断开，将需要投入电压源模块调整为分...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冲，张静，贺之渊，许彬，赵岩，盛财旺，周建辉，张娟娟，李婷婷，乔丽，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11