海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置，该装置包括：多个串联的开关单元

【技术实现步骤摘要】
海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置


[0001]本专利技术涉及电力系统输电
，尤其涉及海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置
。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文
。
此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术
。
[0003]近年来，海上风电的开发步伐不断加快
。
相比高压交流输电并网方式，柔性直流输电具有占地小
、
控制灵活
、
不受输送距离制约等优势，尤其适合于远海大规模风电场的电能送出
。
对于海上风电柔性直流系统，当岸上站交流侧发生故障时，风电场的功率无法全部迅速减小，直流侧电压会因为盈余功率而升高，可能有损坏直流海缆
、
换流器等设备的风险
。
[0004]因此，需要加设耗能装置，对于海上风电柔性直流送出系统，由于海上站的占地十分有限，因此一般选择在岸上站装设直流耗能装置
。
针对直流耗能装置，目前的方案主要有集中式耗能装置
、
分布式耗能装置和混合式耗能装置
。
其中分布式耗能装置和混合式耗能装置均采用模块式拓扑，模块数众多，成本和尺寸均无优势
。
集中式耗能装置采用开关器件串联的方式，在成本和尺寸上均有较大优势，其主要问题是开关器件动作时会产生较大的电压尖峰和电流变化率，给设备和系统造成一定的影响，因此亟需解决上述问题
。
[0005]而目前提出的针对集中式耗能装置的电压尖峰和电流变化率过高的问题主要有两种解决方案，其中一种是采用电容塔的方式，如图1所示，通过电容塔吸收电压尖峰
。
另一种方式是采用模块化直串式直流耗能装置拓扑，如图2所示，通过阶梯式投入模块，同时结合模块中的电容吸收电压尖峰和抑制电流变化率
。
[0006]上述两种方式的主要缺点是电容值偏大
,
无论是电容塔并联还是采用模块化直串式方案，都需要配置较大的电容，其主要原因是因为在工作过程中，耗能电阻流过的直流电流在一段时间内需要流过该电容塔或者直流电容，这导致必须选取较大的电容才能保证电容两端的电压不会过高
。
但大容值的电容器将导致整个装置体积巨大，集中式电容器组也增加了直流故障时的故障电流，其电容的取值接近分布式方案中的模块电容取值，因此在造价和体积上没有优势
。
同时模块化直串式通过模块化方案配置了模块内大容量支撑电容，但是电容需要承担回路电抗带来的过电压等，导致电容容量较大，另外功率半导体开关器件用量多，控制较为复杂，开关频率也高，成本高昂
。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置，用以解决耗能装置在开关动作过程中产生过大的电压尖峰以及过大的电流变化率的问题，减小耗能装置的体积，降低耗能装置的设计成本
。
该海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置，连接于海上风电柔性直流送出系统的直流极线之间，该装置包括：
[0008]多个串联的开关单元
、
电抗器和电阻器形成的串联结构
、
以及多个串联的二极管
阀；所述多个串联的开关单元与所述串联结构进行串联连接；所述串联结构设置于开关单元之间
、
或设置于所述开关单元与所述直流极线之间；所述串联结构与所述多个串联的二极管阀并联连接；所述电抗器
、
电阻器的内部寄生电感和回路寄生电感形成电感；所述回路寄生电感为电阻器
、
电抗器和开关单元模块之间的连线构成的回路寄生电感
。
[0009]本专利技术实施例中的直流耗能装置连接于海上风电柔性直流送出系统，包括多个串联的开关单元
、
电抗器和电阻器形成的串联结构
、
以及多个串联的二极管阀；所述多个串联的开关单元与所述串联结构进行串联连接；所述串联结构设置于开关单元之间
、
或设置于所述开关单元与所述直流极线之间；所述串联结构与所述多个串联的二极管阀并联连接；所述电抗器
、
电阻器的内部寄生电感和回路寄生电感形成电感；所述回路寄生电感为电阻器
、
电抗器和开关单元模块之间的连线构成的回路寄生电感
。
本专利技术实施例中直流耗能装置通过设置电抗器和电阻器进行串联，同时在电阻器和电抗器的两端并联二极管阀，可抑制开关单元关断时在回路中因寄生电感产生的过电压，解决了耗能装置在开关动作过程中产生过大的电压尖峰以及过大的电流变化率的问题，减小海上风电经柔性直流送出系统在直流故障穿越时的直流极线间电压波动和系统设备过电压应力，减小耗能装置配备的电容体积，解决了现有技术中耗能装置需要配置较大电容而导致装置体积较大造价较高的问题，也降低了耗能装置的设计成本
。
附图说明
[0010]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
在附图中：
[0011]图1为本专利技术实施例中一种现有技术下采用电容塔的集中式直流耗能装置的电气连接图；
[0012]图2为本专利技术实施例中一种现有技术下采用模块化直串式直流耗能装置的拓扑示意图；
[0013]图3至图
12
为本专利技术实施例中一种海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置实例的电气连接图；
[0014]图
13
为本专利技术实施例中一种海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置的结构示意图
。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明
。
在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定
。
[0016]本文中术语“和
/
或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，
A
和
/
或
B
，可以表示：单独存在
A
，同时存在
A
和
B
，单独存在
B
这三种情况
。
另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括
A、B、C
中的至少一种，可以表示包括从
A、B
和
C
构成的集合中选择的任意一个或多个元素
。
[0017]在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种海上风电柔性直流送出系统的直流耗能装置，其特征在于，连接于海上风电柔性直流送出系统的直流极线之间，该装置包括：多个串联的开关单元
、
电抗器和电阻器形成的串联结构
、
以及多个串联的二极管阀；所述多个串联的开关单元与所述串联结构进行串联连接；所述串联结构设置于开关单元之间
、
或设置于所述开关单元与所述直流极线之间；所述串联结构与所述多个串联的二极管阀并联连接；所述电抗器
、
电阻器的内部寄生电感和回路寄生电感形成电感；所述回路寄生电感为电阻器
、
电抗器和开关单元模块之间的连线构成的回路寄生电感
。2.
如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关单元包括：串联连接的吸收回路和开关模组；所述开关模组为全控型开关器件
、
和
/
或包含全控型开关器件和反并联二极管的电路；所述吸收回路包括：串联连接的吸收电容与吸收电阻
。3.
如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述吸收回路还包括：与吸收电阻并联连接的吸收二极管
。4.
如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述全控型开关器件包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王何飞，娄彦涛，孙小平，侯丹，李喜喜，胡伟嵩，王杉，高旭，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：