一种直流耗能装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流耗能装置，该装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。本发明专利技术避免了功率半导体器件直接串联方案中开断不一致导致的器件损坏风险，功率泻放期间直流电压稳定性好，还可以减少泻放过程中的功率冲击，多个耗能子模块共用一个耗能支路，大大简化了装置结构，降低了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种直流耗能装置
本专利技术属于高压直流输电
，具体涉及一种直流耗能装置。
技术介绍
柔性直流输电技术具有不存在换相失败，电压谐波含量少波形质量高，能快速调节有功功率与无功功率等优势。这些技术优势，使柔性直流技术在电力系统中产生了广泛的应用需求，如大规模清洁能源的接入、汇集与输送，孤岛无源负荷供电。当柔直应用于新能源系统送出时，当受电端发生故障导致交流电网电压跌落时，有功功率无法送出或者只能部分送出至交流电网，富余有功功率造成直流输电线路的电压升高，危害柔性直流换流阀等设备的安全。现有技术中，采用的方法是将功率半导体器件直接串联，当直流电压过高时，通过电力电子器件的控制，投入电阻，电阻的投入将使直流电压下降，当电阻的耗能速度超过直流侧累积能量的速度，直流电压就会下降，关断电阻放电回路，直流电压再上升，通过反复的开通和关断电阻支路以控制直流电压，该方法主要存在的问题在于：在关断时，由于多个功率半导体开关器件同时关断存在技术困难，很难保证一致性，一旦关断不同步，就会有导通慢的器件或关断快的器件承受过电压而损坏。虽然有一些直流耗能装置能够解决功率半导体开关器件关断不同步导致器件损坏的问题，但是装置结构复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种直流耗能装置，解决现有的直流耗能装置在解决功率半导体开关器件关断不同步导致器件损坏的问题时，结构复杂，成本高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的直流耗能装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。本专利技术的直流耗能装置避免了功率半导体器件直接串联方案中开断不一致导致的器件损坏风险，功率泻放期间直流电压稳定性好，还可以减少泻放过程中的功率冲击。装置中耗能单元采用模块化的方式，极大的降低了装置的生产制造难度和工程实施难度，提高了装置的运行可靠性，提高了维护的便益性，而且易于扩展到更高电压等级和更大容量的应用场合。多个耗能子模块共用一个耗能支路，大大简化了装置结构，降低了系统成本。为了防止储能电容向直流线路放电，所述耗能子模块还包括二极管，所述二极管串设在耗能子模块的输入端。为了隔离各储能电容，在功率泄放时防止储能电容之间放电及与耗能支路中的续流二极管形成续流回路，所述耗能子模块的输出端上串设有箝位二极管。为了便于对耗能子模块进行投切，所述耗能子模块还包括第二开关器件，所述第二开关器件与储能电容并联。为了便于切除故障的耗能子模块，所述耗能子模块还包括第一旁路开关，所述第一旁路开关与储能电容并联。为了改善模块中储能电容的静态均压效果，所述耗能子模块还包括均压电阻，所述均压电阻并联在储能电容两端。为了便于投切耗能单元，所述耗能单元两端并联有第三开关器件。为了便于切除故障的耗能单元，所述耗能单元两端并联有第二旁路开关。为了提高装置可靠性，所述第一开关器件和第二开关器件并联有续流二极管。为了提高装置可靠性，所述耗能电阻上并联有续流二极管。附图说明图1是本专利技术的直流耗能装置结构图；图2是本专利技术的直流耗能装置电路原理图；图3是本专利技术的一种耗能单元电路结构图；图4是本专利技术的另一种耗能单元电路结构图；图5是本专利技术的一种耗能子模块电路结构图；图6是本专利技术的另一种耗能子模块电路结构图；图7为本专利技术的分压模块均压控制流程图；图8为本专利技术直流耗能装置的控制框图；图中：1-耗能单元，2-耗能支路，3-耗能子模块，4-储能电容，5-开关器件，6-旁路开关，7-第一箝位二极管，8-第二箝位二极管，9-耗能开关，10-耗能电阻，11-二极管，12-均压电阻，13-隔离开关。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。本专利技术的直流耗能装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联组成，所述耗能单元包括耗能支路，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，所述耗能单元还包括至少两个耗能子模块，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联连接，每个耗能子模块的输出端并联，并联后与所述耗能支路连接。如图1所示，直流耗能装置包括N个耗能单元，N≥1，各个耗能单元串联连接。下面以耗能单元1为例说明其内部结构。耗能单元1中包括耗能支路2和两个耗能子模块3，耗能支路2由耗能开关器件9和耗能电阻10组成，每个储能单元3中均包括储能电容，两个耗能子模块输入端串联连接，两个耗能子模块的输出端并联后，与耗能支路连接。图1中耗能单元中包括两个耗能子模块，当然作为其他实施例，还可以设置3，4，……等等。为了防止储能电容向直流系统放电，各个耗能子模块的输入端还串设了二极管。如图2中耗能子模块3中的二极管11，二极管11串设在耗能子模块3的输入端，二极管11的负极连接储能电容4的正极，二极管11的正极连接耗能子模块3的正输入端。为了隔离储能电容，本专利技术的耗能单元还包括箝位二极管，箝位二极管的设置个数与耗能子模块的个数相同，箝位二极管分别串设在耗能子模块的输出端，以阻止耗能单元中两个储能电容之间相互放电。如图2所示，耗能单元3中包括两个箝位二极管，分别是箝位二极管7和箝位二极管8，箝位二极管7串设在第一耗能子模块的输出端，箝位二极管8串设在第二耗能子模块的输出端，具体为箝位二极管7串设在第一耗能子模块的负输出端，箝位二极管7的阴极连接第一耗能子模块中储能电容的负极；箝位二极管8串设在第二耗能子模块的正输出端，箝位二极管8的阳极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流耗能装置，其特征在于，该装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流耗能装置，其特征在于，该装置包括至少一个耗能单元，各耗能单元串联，所述耗能单元包括耗能支路和至少两个耗能子模块，所述耗能支路由第一开关器件和耗能电阻串联组成，每个耗能子模块包括储能电容，各耗能子模块输入端串联，各耗能子模块的输出端并联后与所述耗能支路连接。


2.根据权利要求1所述的直流耗能装置，其特征在于，所述耗能子模块还包括二极管，所述二极管串设在耗能子模块的输入端。


3.根据权利要求2所述的直流耗能装置，其特征在于，所述耗能子模块的输出端上串设有箝位二极管。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的直流耗能装置，其特征在于，所述耗能子模块还包括第二开关器件，所述第二开关器件与储能电容并联。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣和，李道洋，张军，张浩，王先为，吴金龙，杨美娟，韩坤，夏克鹏，刘启建，祁招，关更生，马莉，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司，许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61