本發(fā)明屬于電力電子，具體涉及一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器、柔性直流功率模塊以及過(guò)電壓保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，新能源的高效利用和穩(wěn)定輸送成為了全球能源領(lǐng)域的重要課題。特別是在遠(yuǎn)距離新能源輸送領(lǐng)域，柔性直流輸電技術(shù)因其能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量、高效率的電力輸送而受到廣泛關(guān)注。這種技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠提高新能源的利用率，還能有效支持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2、然而，在柔性直流送出應(yīng)用的具體實(shí)踐中，特別是在海上風(fēng)電等新能源并網(wǎng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，由于無(wú)法閉鎖換流器以防止風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)，送、受端之間會(huì)在短時(shí)內(nèi)產(chǎn)生巨大的功率差。這種功率差會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)直流電壓迅速上升，進(jìn)而對(duì)柔性直流功率模塊造成過(guò)電壓風(fēng)險(xiǎn)。為了穩(wěn)定系統(tǒng)直流電壓并保護(hù)功率模塊，目前普遍采用耗能技術(shù)來(lái)消耗系統(tǒng)多余功率。但這種方法需要獨(dú)立的耗能設(shè)備，不僅占用土地資源，而且成本較高，不利于新能源項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境友好性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器、柔性直流功率模塊以及過(guò)電壓保護(hù)方法，用于解決在柔性直流功率模塊電容電壓迅速上升時(shí)，實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)功能，從而保證海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全穿越故障，避免新能源系統(tǒng)脫網(wǎng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，包括：

4、電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置；

5、電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置連接；

6、過(guò)電壓保護(hù)裝置用于在電容器本體的電壓值超過(guò)第一閾值時(shí)投入，并對(duì)電容器本體進(jìn)行能量消耗，直至電容器本體的電壓值低于第二閾值時(shí)切除；

7、第一閾值大于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值，第二閾值小于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值。

8、進(jìn)一步的，電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置并聯(lián)，過(guò)電壓保護(hù)裝置包括：泄放電阻和可控開(kāi)關(guān)；

9、泄放電阻的一端與電容器本體的一端連接，另一端通過(guò)可控開(kāi)關(guān)與電容器本體的另一端連接；

10、可控開(kāi)關(guān)用于在電容器本體的電壓值超過(guò)第一閾值時(shí)閉合，以投入泄放電阻，還用于在電容器本體的電壓值低于第二閾值時(shí)斷開(kāi)，以切除泄放電阻；

11、處于投入狀態(tài)的泄放電阻用于對(duì)電容器本體進(jìn)行能量消耗。

12、進(jìn)一步的，第一閾值為1.1倍的電容電壓標(biāo)準(zhǔn)值，第二閾值為0.9倍的電容電壓標(biāo)準(zhǔn)值。

13、進(jìn)一步的，過(guò)電壓保護(hù)裝置還包括：過(guò)電壓保護(hù)板；

14、過(guò)電壓保護(hù)板用于將電容器本體的電壓值與第一閾值和第二閾值進(jìn)行比較，若超過(guò)第一閾值時(shí)控制過(guò)電壓保護(hù)裝置投入，若低于第二閾值時(shí)控制過(guò)電壓保護(hù)裝置切除。

15、進(jìn)一步的，過(guò)電壓保護(hù)板包括：電壓采樣模塊；

16、電壓采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集電容器本體的電壓值并傳輸給過(guò)電壓保護(hù)板。

17、第二方面，本發(fā)明提供一種柔性直流功率模塊，包括：

18、柔性直流功率單元和電容器單元；

19、柔性直流功率單元和電容器單元連接；

20、柔性直流功率單元用于進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換；

21、電容器單元包括電容器，用于在轉(zhuǎn)換過(guò)程中存儲(chǔ)和釋放電能，以支撐柔性直流功率單元的運(yùn)行；

22、電容器為第一方面的帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器。

23、進(jìn)一步的，當(dāng)電容器單元的電容器的數(shù)量不少于兩個(gè)時(shí)，每個(gè)電容器之間并聯(lián)連接且均進(jìn)行隔離，以使每個(gè)電容器在各自的空間內(nèi)獨(dú)立工作。

24、進(jìn)一步的，電容器單元封裝為一個(gè)整體后與柔性直流功率單元連接。

25、進(jìn)一步的，柔性直流功率單元還包括：

26、換流閥用大功率可控開(kāi)關(guān)器件組串、自取能電源和旁路開(kāi)關(guān)；

27、換流閥用大功率可控開(kāi)關(guān)器件組串用于實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換；

28、自取能電源用于為柔性直流功率模塊的運(yùn)行提供所需的電源；

29、旁路開(kāi)關(guān)用于保護(hù)柔性直流功率模塊。

30、第三方面，本發(fā)明提供一種過(guò)電壓保護(hù)方法，基于如第一方面的帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：

31、在電容器開(kāi)始充電時(shí)持續(xù)采集電容器的電壓值；

32、當(dāng)電容器的電壓值超過(guò)第一閾值時(shí)，控制過(guò)電壓保護(hù)裝置投入；

33、利用過(guò)電壓保護(hù)裝置對(duì)電容器進(jìn)行能量消耗；

34、當(dāng)電容器的電壓值低于第二閾值時(shí)，控制過(guò)電壓保護(hù)裝置切除，過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作完成。

35、綜上，本發(fā)明提供了一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，包括電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置；電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置連接；過(guò)電壓保護(hù)裝置用于在電容器本體的電壓值超過(guò)第一閾值時(shí)投入，并對(duì)電容器本體進(jìn)行能量消耗，直至電容器本體的電壓值低于第二閾值時(shí)切除；第一閾值大于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值，第二閾值小于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值。本發(fā)明通過(guò)在電容器中集成過(guò)電壓保護(hù)裝置，能夠在送、受端之間產(chǎn)生巨大功率差時(shí)迅速響應(yīng)，消耗多余功率，從而避免了因功率差引起的系統(tǒng)直流電壓迅速上升問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且過(guò)電壓保護(hù)裝置能夠自動(dòng)響應(yīng)電壓變化，無(wú)需人工干預(yù)，減少了維護(hù)成本和操作復(fù)雜性，同時(shí)提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度。

36、本發(fā)明還提供了一種柔性直流功率模塊和過(guò)電壓保護(hù)方法，該模塊和方法基于帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器實(shí)現(xiàn)，其在實(shí)施時(shí)具有與該電容器實(shí)施時(shí)類似的效果，在此不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，其特征在于，所述電容器本體和所述過(guò)電壓保護(hù)裝置并聯(lián)，所述過(guò)電壓保護(hù)裝置包括：泄放電阻和可控開(kāi)關(guān)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，其特征在于，所述第一閾值為1.1倍的電容電壓標(biāo)準(zhǔn)值，所述第二閾值為0.9倍的電容電壓標(biāo)準(zhǔn)值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，其特征在于，所述過(guò)電壓保護(hù)裝置還包括：過(guò)電壓保護(hù)板；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器，其特征在于，所述過(guò)電壓保護(hù)板包括：電壓采樣模塊；

6.一種柔性直流功率模塊，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種柔性直流功率模塊，其特征在于，當(dāng)所述電容器單元的所述電容器的數(shù)量不少于兩個(gè)時(shí)，每個(gè)所述電容器之間并聯(lián)連接且均進(jìn)行隔離，以使每個(gè)所述電容器在各自的空間內(nèi)獨(dú)立工作。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種柔性直流功率模塊，其特征在于，所述電容器單元封裝為一個(gè)整體后與所述柔性直流功率單元連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種柔性直流功率模塊，其特征在于，所述柔性直流功率單元還包括：

10.一種過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種帶過(guò)電壓保護(hù)裝置的電容器、柔性直流功率模塊以及過(guò)電壓保護(hù)方法，包括電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置；電容器本體和過(guò)電壓保護(hù)裝置連接；過(guò)電壓保護(hù)裝置用于在電容器本體的電壓值超過(guò)第一閾值時(shí)投入，并對(duì)電容器本體進(jìn)行能量消耗，直至電容器本體的電壓值低于第二閾值時(shí)切除；第一閾值大于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值，第二閾值小于電容器本體的電壓標(biāo)準(zhǔn)值。本發(fā)明通過(guò)在電容器中集成過(guò)電壓保護(hù)裝置，能夠在特高壓柔性直流因系統(tǒng)故障導(dǎo)致送、受端換流站之間產(chǎn)生巨大功率差時(shí)迅速響應(yīng)，消耗多余功率，從而避免了因功率差引起的系統(tǒng)直流電壓迅速上升問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：徐義良,周月賓,蔡希鵬,曹琬鈺,楊柳,陳煜坤,熊巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19