CN110460228A - 一种能量控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种能量控制电路及控制方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明提供了一种能量控制电路及控制方法。

本发明提供的技术方案是：

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，R_{m_usy}为主电阻的阻值，P_max为所述电路的预设最大消耗功率值，U_dc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，N_{m_min_usy}为非对称布置时，所述电压源模块的最小个数，N_{m_min_sy}为对称布置时，所述电压源模块的最小个数，U_dc为所述直流输电线路的电压，U_{m_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调整为保护状态，进行降压，包括：

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

基于所述电压源两端的电压达到第一阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关闭合，所述电压源放电并降压。

优选的，所述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，包括：

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

当所述电压源两端电压降低到第二阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关断开，所述电压源串接于所述电路中进行分压。

优选的，所述将剩余的所述电压源模块调整为短接状态，包括：

通过闭合所述主开关，将所述电压源模块短接。

优选的，所述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在交替投退，包括：

根据所述耗能需求和投入量，确定所述电压源模块的投入时长；

基于所述投入时长，通过控制所述主开关导通和断开一次，进而控制所述电压源模块的交替投退。

优选的，所述投入时长通过下式确定：

其中，duty为耗能需求，T_arr为投入时长，N_on为投入的电压源模块的数量，N_T为所述电压源模块的总数量，T_ch为设定的工作周期时长。

优选的，所述根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量，包括：

基于所述耗能需求和所述电容的分压量，确定所述电压源模块的投入量，如下式所示：

其中，N_{on_usy}为非对称设置时，电压源模块的投入量，N_{on_sy}为对称设置时，电压源模块的投入量，U_dc为直流线路电压，U_mo为电容的分压量，duty为耗能需求，0≤duty≤1。

优选的，所述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，还包括：

通过改变所述电压源模块中的电压源充电时间和放电时间，使所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次。

优选的，所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次，所述电压源充电时间和放电时间应满足下式：

t_ch+t_dis＞(1-duty)×T_ch

其中，t_ch为电压源充电时间，t_dis为电压源放电时间，duty为耗能需求，T_ch为设定的工作周期。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的技术方案，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；本方案通过多个电压源模块控制对电路进行分压，使得能量控制电路中电流平滑并通过所述主电阻进行能量消耗。本方案中电压源模块化，电路结构简单，占地小。

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。

附图说明

图1为本发明的基于阻容器件的能量控制电路结构图；

图2为现有技术中的直流输电线路结构图；

图3为现有技术中的电路1结构图；

图4为现有技术中的电路2结构图；

图5为现有技术中的电路3结构图；

图6为本发明的能量控制电路对称连接图；

图7为本发明的电压源模块第一拓扑结构图；

图8为本发明的电压源模块第二拓扑结构图；

图9为本发明的电压源模块第三拓扑结构图；

图10为本发明的电压源模块第四拓扑结构图；

图11为本发明的能量控制电路的控制方法流程图；

其中，1-换流变压器；2-换流器；3-交流滤波器；4-平波电抗器；5-直流滤波器；6-换流站外冷却系统。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1：

本实施例提供了一种基于阻容器件的能量控制电路，电路结构如图1所示，所述电路，包括：主电阻R_m、能量控制子模块和电感L_m。

其中，电压源模块的拓扑结构如图7和图8所示，原理为：DC/DC降压变换电路与电阻或电池组成的拓扑电路，具体包括：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。

针对图7或图8的拓扑结构，电路中，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。

电压源模块的拓扑结构，还可如图9所示，原理为DC/AC半桥变换电路与电压源组成的拓扑电路，具体包括：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。

针对图9的拓扑结构，电路中，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。

电压源模块的拓扑结构，还可如图10所示，原理为DC/AC全桥变换电路与电压源组成的拓扑电路，具体包括：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。

针对图9的拓扑结构，电路中，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。

当能量控制电路处于热备用状态时，直流极线的电压U_dc在每个子模块上均匀分布，每个子模块的电压U_mo＝U_dc/N_T。

当所有主开关K_m闭合时，能量控制电路消耗的功率等于直流系统额定功率，有：

令能量控制电路的功率指令为duty(0≤duty≤1)，需要投入的子模块数量N_on为：

N_on＝N_T×(1-duty)

当0.5＜duty≤1时，投入的N_on个子模块的时长T_arr为：

当0≤duty≤0.5时，投入的N_on个k子模块的时长T_arr为：

当该子模块投入时，子模块电压源充电，电压升高，控制子模块电压源放电，电压降低；每一个子模块电压源的电压将被实时监测，设置一个滞环控制环节，控制逻辑如下：

当U_ca＞U_{ca_c}时，子模块电压源放电，C_a的电压下降；

当U_{ca_f}≤U_ca≤U_{ca_c}时，子模块电压源继续放电，C_a的电压继续下降；

当U_ca＜U_{ca_f}时，子模块电压源停止放电，开始下一个循环。

子模块电容充电时间t_ch与放电时间t_dis之和应大于子模块投入时间，需满足如下关系：

t_ch+t_dis＞(1-duty)×T_ch

功率指令取不同值时，主电阻R_m的功率P_Rm为：

子模块电阻消耗的总功率P_{Ra_T}为：

P_{Ra_T}＝P_Nduty-P_Nduty²

＝P_Nduty(1-duty)

每一个子模块电阻消耗的功率P_Ra为：

P_Ra＝P_Nduty(1-duty)/N_t。

实施例2：

本实施例提供了一种能量控制电路的控制方法，方法流程图如图11所示，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。

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。

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。

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调整为保护状态，进行降压，包括：；

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

基于所述电压源两端的电压达到第一阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关闭合，所述电压源放电并降压。

所述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，包括：

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

当所述电压源两端电压降低到第二阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关断开，所述电压源串接于所述电路中进行分压。

所述将剩余的所述电压源模块调整为短接状态，包括：

通过闭合所述主开关，将所述电压源模块短接。

所述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在交替投退，包括：

根据所述耗能需求和投入量，确定所述电压源模块的投入时长；

基于所述投入时长，通过控制所述主开关导通和断开一次，进而控制所述电压源模块的交替投退。

所述投入时长通过下式确定：

其中，duty为耗能需求，T_arr为投入时长，N_on为投入的电压源模块的数量。N_T为所述电压源模块的总数量，T_ch为设定的工作周期时长。

所述根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量，包括：

基于所述耗能需求和所述电容的分压量，确定所述电压源模块的投入量，如下式所示：

其中，N_{on_usy}为非对称设置时，电压源模块的投入量，N_{on_sy}为对称设置时，电压源模块的投入量，U_dc为直流线路电压，U_mo为电容的分压量，duty为耗能需求，0≤duty≤1。

所述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，还包括：

通过改变所述电压源模块中的电压源充电时间和放电时间，使所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次。

所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次，所述电压源充电时间和放电时间应满足下式：

t_ch+t_dis＞(1-duty)×T_ch

其中，t_ch为电压源充电时间，t_dis为电压源放电时间，duty为耗能需求，T_ch为设定的工作周期。

实施例3：

本实施例提供了一种能量控制方法，步骤如下：

(1)当能量控制电路处于热备用状态时，利用直流极线的电压给每个子模块电压源充电；

(2)每一个子模块电压源的电压将被实时监测，设计滞环控制逻辑，令子模块电压源电压在某一定值附近波动；

(3)根据能量吸收电路的功率指令确定投入的子模块个数；

(4)在一个工作周期内，子模块交替投退，确保能量控制电路功率在子模块中平均分配且子模块主开关K_m只开关一次；

(5)若子模块电压源采用电容，子模块电容值的选取可以保证当duty取不同值时，辅助开关k_a也只开关1次，或者根据实际需求灵活控制辅助开关k_a开关频率；

(6)主电阻R_m的最大功率等于直流系统额定功率P_N，所有子模块电阻的最大功率等于直流系统额定功率P_N的25％。

进一步地，所述能量控制电路包括：主电阻R_m、能量控制子模块和电感L_m，每一个能量控制子模块由主开关K_m、子模块电压源组成，子模块电压源由辅助开关K_a和辅助电阻R_a组成。

进一步地，所述步骤(1)，当能量控制电路处于热备用状态时，直流极线的电压U_dc在每个子模块上均匀分布，因此，每个子模块的电压U_mo＝U_dc/N_T。

进一步地，所述步骤(2)，当该子模块投入时，子模块电压源充电，电压升高，控制子模块电压源放电，电压降低；每一个子模块电压源的电压将被实时监测，设置一个滞环控制环节，控制逻辑如下：

当U_ca＞U_{ca_c}时，子模块电压源放电，C_a的电压下降；

当U_{ca_f}≤U_ca≤U_{ca_c}时，子模块电压源继续放电，C_a的电压继续下降；

当U_ca＜U_{ca_f}时，子模块电压源停止放电，开始下一个循环。

上述控制逻辑可以确保子模块电容电压在U_{mo_h}附近波动。

进一步地，所述步骤(3)，当所有主开关K_m闭合时，能量控制电路消耗的功率等于直流系统额定功率，有：

令当能量控制电路的功率指令为duty(0≤duty≤1)时，需要投入的子模块数量N_on为：

N_on＝N_T×(1-duty)

可以根据功率指令duty确定需要投入的子模块电压源个数N_on。

进一步地，所述步骤(4)，当duty取不同值时，为了保证在能量控制电路的每个工作周期内，能量控制电路功率在子模块中平均分配，每个子模块主开关K_m只开关一次，设计了如下的控制逻辑：

当0.5＜duty≤1时，投入的N_on个子模块的时长T_arr为：

当0≤duty≤0.5时，投入的N_on个k子模块的时长T_arr为：

进一步地，所述步骤(5)，若子模块电压源采用电容，为了降低IGBT的开关损耗，当duty取不同值时，设计k_a也只开关1次，子模块电容充电时间t_ch与放电时间t_dis之和应大于子模块投入时间，需满足如下关系：

t_ch+t_dis＞(1-duty)×T_ch

也可以根据实际需求，通过减小子模块电容值减小子模块电容充电时间t_ch与放电时间t_dis之和，灵活控制辅助开关k_a开关频率。

进一步地，所述步骤(6)，当功率指令为duty时，通过整个chopper支路的电流I_ch为：

I_ch＝I_N×duty

则主电阻R_m的功率P_Rm为：

当duty＝1时，主电阻功率等于直流系统额定功率，主电阻功率与duty的2次方成正比，主电阻功率将随duty的减小而迅速减小。

子模块电阻消耗的总功率P_{Ra_T}为：

P_{Ra_T}＝P_Nduty-P_Nduty²

＝P_Nduty(1-duty)

每一个子模块电阻消耗的功率P_Ra为：

P_Ra＝P_Nduty(1-duty)/N_t

当duty＝0.5时，P_{Ra_T}达到最大值0.25P_N，每个子模块电阻消耗的最大功率为0.25P_N/N_t。

实施例4：

以某直流工程为例，工程额定直流电压U_dc＝±320kV，能量控制电路采用对称布置方式，需要能量控制电路消耗的最大功率为P_max＝900MW，单极功率为P_{max_s}＝P_N＝450MW，可以得出主电阻值R_m＝227.5Ω；能量子模块的个数N_T＝128，主开关K_m耐压能力为U_{m_e}＝2.5kV，子模块电阻R_a＝1.56Ω，能量控制电路的工作频率f_ch＝200Hz，工作周期T_ch＝0.005s；子模块电压源采用电容，电容C_a电压波动下限值U_{Ca_f}＝2.2kV、子模块电容C_a电压波动上限值U_{Ca_c}＝2.7kV，可以得出子模块电容C_a>2.4mF。

令duty＝0.7，需要投入的子模块数量N_on＝128×(1－0.7)＝38.4，取整数值38；投入的38个子模块的时长T_arr＝0.005×38/128＝0.0015s，0.0015s之后切换到随后的38个子模块，以此类推；主电阻R_m的功率P_Rm＝P_N×0.7²＝220.5MW，子模块电阻消耗的总功率P_{Ra_T}＝P_N×0.7×(1-0.7)＝94.5MW，每一个子模块电阻消耗的功率P_Ra＝P_{Ra_T}/128＝0.7383MW。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (21)

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，R_{m_usy}为主电阻的阻值，P_max为所述电路的预设最大消耗功率值，U_dc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，N_{m_min_usy}为非对称布置时，所述电压源模块的最小个数，N_{m_min_s}y为对称布置时，所述电压源模块的最小个数，U_dc为所述直流输电线路的电压，U_{m_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。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，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。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，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。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，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调整为保护状态，进行降压，包括：

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

基于所述电压源两端的电压达到第一阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关闭合，所述电压源放电并降压。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述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，包括：

通过所述控制子模块所述电压源两端的电压；

当所述电压源两端电压降低到第二阈值时，主开关保持断开状态，所述控制子模块控制所述辅助开关断开，所述电压源串接于所述电路中进行分压。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将剩余的所述电压源模块调整为短接状态，包括：

通过闭合所述主开关，将所述电压源模块短接。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述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在交替投退，包括：

根据所述耗能需求和投入量，确定所述电压源模块的投入时长；

基于所述投入时长，通过控制所述主开关导通和断开一次，进而控制所述电压源模块的交替投退。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述投入时长通过下式确定：

其中，duty为耗能需求，T_arr为投入时长，N_on为投入的电压源模块的数量，N_T为所述电压源模块的总数量，T_ch为设定的工作周期时长。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据耗能需求，确定所述电压源模块的投入量，包括：

基于所述耗能需求和所述电容的分压量，确定所述电压源模块的投入量，如下式所示：

其中，N_{on_usy}为非对称设置时，电压源模块的投入量，N_{on_sy}为对称设置时，电压源模块的投入量，U_dc为直流线路电压，U_mo为电容的分压量，duty为耗能需求，0≤duty≤1。

20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述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，还包括：

通过改变所述电压源模块中的电压源充电时间和放电时间，使所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次。

21.权利要求20所述的方法，其特征在于，所述电压源模块中的辅助开关在设定的工作周期内开关一次，所述电压源充电时间和放电时间应满足下式：

t_ch+t_dis＞(1-duty)×T_ch

其中，t_ch为电压源充电时间，t_dis为电压源放电时间，duty为耗能需求，T_ch为设定的工作周期。