一种直流耗能装置的能耗协调控制系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海上风电直流送出技术领域，公开了一种直流耗能装置的能耗协调控制系统、方法及装置。本发明专利技术的系统包括直流耗能装置和能耗协调控制装置，在进行能耗协调控制时根据允许的功率模块电压波动值设置直流耗能装置主回路的直流电容，基于能耗协调控制装置获取直流耗能装置两端的电压，且当所述直流耗能装置两端电压大于第一电压阈值时在预置时间内逐渐切除所有功率模块，当直流耗能装置两端电压小于第二电压阈值时在预置时间内逐渐投入所有功率模块。本发明专利技术通过优化设置直流耗能装置主回路参数，结合阶梯式投切功率模块的策略，减少了对直流母线的冲击，能够降低耗能期间直流母线电压的波动，具有高性能、高可靠性和低成本的优点。成本的优点。成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种直流耗能装置的能耗协调控制系统、方法及装置


[0001]本专利技术涉及海上风电直流送出
，尤其涉及一种直流耗能装置的能耗协调控制系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]当海上风电直流输电系统的受电端发生故障导致交流电网电压跌落时，由于风电场的功率难以快速响应，若盈余功率始终维持，直流电压将不断升高直至系统跳闸，危害柔性直流换流阀等设备的安全。为避免系统跳闸，需要配置直流耗能装置。
[0003]目前已经提出的直流耗能装置根据主电路结构的不同主要可以分为：采用开关器件串联阀耗能电路的方案、采用模块化分布耗能电阻耗能电路的方案，以及折衷了开关器件串联阀耗能电路和模块化分布耗能电阻耗能电路的特点进行构建的半集中式方案。半集中式方案对应的直流耗能装置通常由串联连接的耗能电阻和功率模块构成，该直流耗能装置直接接入相应的直流输电系统，其中功率模块一般采用的拓扑结构为：包括第一功率半导体开关管、第二功率半导体开关管、第一反并联二极管、第二反并联二极管和直流电容，其中第一反并联二极管的正极与第一功率半导体开关管的发射极连接，第一反并联二极管的负极与第一功率半导体开关管的集电极连接，第二反并联二极管的正极与第二功率半导体开关管的发射极连接，第二反并联二极管的负极与第二功率半导体开关管的集电极连接，第一功率半导体开关管与第二功率半导体开关管串联后与直流电容并联连接。
[0004]目前，采用半集中式方案对应的直流耗能装置进行泄放功率和盈余功率的平衡调节时，功率模块的投入及退出过程容易对系统的直流母线造成冲击，使得直流母线电压存在较大的波动。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种直流耗能装置的能耗协调控制系统、方法及装置，解决了现有半集中式方案对应的直流耗能装置在功率模块投入和退出过程中容易对直流母线造成冲击，使得直流母线电压存在较大的波动的技术问题，通过优化设置直流耗能装置主回路参数，结合阶梯式投切功率模块的策略，减少了对直流母线的冲击，能够降低耗能期间直流母线电压的波动，具有高性能、高可靠性和低成本的优点。
[0006]本专利技术第一方面提供一种直流耗能装置的能耗协调控制系统，包括直流耗能装置和能耗协调控制装置，所述直流耗能装置包括串联连接的耗能电阻和功率模块，所述功率模块中直流电容的取值满足：
[0007][0008]式中，C为所述功率模块中直流电容的取值，I
dc
为直流耗能装置所接入的海上风电直流输电系统的额定电流，ΔT为设置的一次功率模块投退工程的周期，ΔU
dc
为允许的功率模块电压波动值；
[0009]所述能耗协调控制装置包括获取模块和控制模块；所述获取模块用于获取直流耗能装置两端的电压；所述控制模块用于当所述直流耗能装置两端电压大于第一电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐切除所有功率模块，当所述直流耗能装置两端电压小于第二电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐投入所有功率模块；所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。
[0010]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述第一电压阈值为所述海上风电直流输电系统的额定电压与第一电压系数的乘积，所述第二电压阈值为所述海上风电直流输电系统的额定电压与第二电压系数的乘积，所述第二电压系数大于所述第一电压系数。
[0011]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述功率模块中的直流电容的取值设置为
[0012]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述直流耗能装置采用集中式耗能电阻时，所述集中式耗能电阻的阻值满足：
[0013][0014]式中，R1表示集中式耗能电阻的阻值，U
N
为所述海上风电直流输电系统的额定电压，k为裕度系数，满足k≤1，P
N
为所述海上风电直流输电系统的额定功率。
[0015]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述直流耗能装置采用分布式耗能电阻时，所述分布式耗能电阻的阻值为：
[0016][0017]式中，R2表示分布式耗能电阻的阻值，N2为所述直流耗能装置中分布式耗能电阻的数量。
[0018]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述功率模块的数量满足：
[0019][0020]式中，N表示所述直流耗能装置中功率模块的数量，U
N
为所述海上风电直流输电系统的额定电压，U
ave
为功率模块长期平均电压，U
ave
的取值由开关器件电压等级决定。
[0021]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述功率模块的数量设置为：
[0022][0023]式中，表示对的值进行向上取整。
[0024]本专利技术第二方面提供一种直流耗能装置的能耗协调控制方法，其特征在于，所述方法基于如上任意一项所述的直流耗能装置的能耗协调控制系统，所述方法包括：
[0025]获取直流耗能装置两端的电压；
[0026]当所述直流耗能装置两端电压大于第一电压阈值时，在ΔT/2时间内逐渐切除所有功率模块；当所述直流耗能装置两端电压小于第二电压阈值时，在ΔT/2时间内逐渐投入
所有功率模块。
[0027]本专利技术第三方面提供了一种直流耗能装置的能耗协调控制装置，包括：
[0028]存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上能够实现的方式所述的直流耗能装置的能耗协调控制方法；
[0029]处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0030]本专利技术第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上能够实现的方式所述的直流耗能装置的能耗协调控制方法。
[0031]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0032]本专利技术系统包括直流耗能装置和能耗协调控制装置，其中根据允许的功率模块电压波动值设置直流耗能装置的功率模块中的直流电容，基于能耗协调控制装置获取直流耗能装置两端的电压，当所述直流耗能装置两端电压大于第一电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐切除所有功率模块，当直流耗能装置两端电压小于第二电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐投入所有功率模块；所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值，其中ΔT为一次功率模块投退工程的周期；本专利技术通过优化设置直流耗能装置主回路参数，结合阶梯式投切功率模块的策略，减少了对直流母线的冲击，能够降低耗能期间直流母线电压的波动，具有高性能、高可靠性和低成本的优点。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0034]图1为本专利技术一个可选实施例提供的一种直流耗能装置的能耗协调控制系统的结构连接框图；
[0035]图2为本专利技术一个可选实施例提供的能耗协调控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流耗能装置的能耗协调控制系统，包括直流耗能装置和能耗协调控制装置，所述直流耗能装置包括串联连接的耗能电阻和功率模块，其特征在于，所述功率模块中直流电容的取值满足：式中，C为所述功率模块中直流电容的取值，I
dc
为直流耗能装置所接入的海上风电直流输电系统的额定电流，ΔT为设置的一次功率模块投退工程的周期，ΔU
dc
为允许的功率模块电压波动值；所述能耗协调控制装置包括获取模块和控制模块；所述获取模块用于获取直流耗能装置两端的电压；所述控制模块用于当所述直流耗能装置两端电压大于第一电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐切除所有功率模块，当所述直流耗能装置两端电压小于第二电压阈值时在ΔT/2时间内逐渐投入所有功率模块；所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。2.根据权利要求1所述的直流耗能装置的能耗协调控制系统，其特征在于，所述第一电压阈值为所述海上风电直流输电系统的额定电压与第一电压系数的乘积，所述第二电压阈值为所述海上风电直流输电系统的额定电压与第二电压系数的乘积，所述第二电压系数大于所述第一电压系数。3.根据权利要求1所述的直流耗能装置的能耗协调控制系统，其特征在于，所述功率模块中的直流电容的取值设置为4.根据权利要求1所述的直流耗能装置的能耗协调控制系统，其特征在于，所述直流耗能装置采用集中式耗能电阻时，所述集中式耗能电阻的阻值满足：式中，R1表示集中式耗能电阻的阻值，U
N
为所述海上风电直流输电系统的额定电压，k为裕度系数，满足k≤1，P
N
为所述海上风电直流输电系统的额定功率。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹常跃，赵晓斌，袁智勇，姬煜轲，侯婷，李巍巍，卢毓欣，李凌飞，史尤杰，寻斌斌，冯俊杰，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：