一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器。目前的限流式统一潮流控制器，由于电流作用晶闸管并不能立即关断，极有可能导致直流电容电压上升超过直流电容和IGBT的耐压水平，造成直流电容和变换器损毁。本实用新型专利技术防止电容过充的限流式统一潮流控制器，包括直流电容、串联变换器、串联变压器和三相桥式限流器；所述的直流电容与串联变换器之间接有一电容过充保护电路；所述的串联变压器副边与三相桥式限流器之间接有一台限流变压器。本实用新型专利技术在限制短路电流的同时防止流经限流电感的短路电流对直流电容进行充电，避免了直流电压上升对直流电容和变换器造成的损害。

【技术实现步骤摘要】
一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器
本技术属于输配电
，具体地说是一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器。
技术介绍
统一潮流控制器(UPFC)在安装点附近发生短路故障时，其串联变换器极易因承受系统巨大的短路电流冲击而被损毁，短路电流问题成为UPFC走向工程实用化的一个无法回避的瓶颈。为解决UPFC的短路电流问题，浙江大学的学者们提出了一种新型FACTS装置，即限流式统一潮流控制器（简称限流式UPFC或UPFC-FCL），它由UPFC和三相桥式限流器通过串联变压器连接而成。正常运行时，三相桥式限流器等效为零阻抗，当装置在安装点附近发生短路故障时，三相桥式限流器能够立即切换为高阻抗串入故障回路，限制流经装置的短路电流上升率，同时控制系统封锁限流器晶闸管脉冲，一个周波（20ms）内，限流器等效为开路，彻底切断流经装置的短路电流。但该拓扑结构存在一个严重缺陷，在控制系统闭锁限流器晶闸管脉冲后，由于电流作用晶闸管并不能立即关断，流经限流电感的短路电流会经过限流器晶闸管和UPFC串联变换器的续流二极管给直流电容充电，极有可能导致直流电容电压上升超过直流电容和IGBT的耐压水平，造成直流电容和变换器损毁。此外，为了增强UPFC的补偿能力，串联变压器通常不选用1:1变压器，造成三相桥式限流器承受的电压与电流不匹配，或电压过高，或电流过大，往往需要更多的晶闸管串联或并联，增加了装置的成本且降低了装置的可靠性。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本技术提供一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器，在限制短路电流的同时防止流经限流电感的短路电流对直流电容进行充电，以避免直流电压上升对直流电容和变换器造成的损害。为此，本技术采用的如下技术方案：一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器，包括直流电容、串联变换器、串联变压器和三相桥式限流器；所述的直流电容与串联变换器之间接有一电容过充保护电路；所述的串联变压器副边与三相桥式限流器之间接有一台限流变压器。本技术在原有限流式统一潮流控制器直流电容处加装一个电容过充保护电路，在三相桥式限流器交流侧加装一台限流变压器。进一步地，所述的电容过充保护电路包括一个逆导型功率器件和一个电流旁路管，逆导型功率器件串联接于直流电容与串联变换器之间；电流旁路管位于逆导型功率器件与串联变换器之间，并联接于直流电容正负极。进一步地，所述的逆导型功率器件为逆导型晶闸管、逆导型GTO、逆导型IGBT或逆导型IGCT。进一步地，所述的电流旁路管为晶闸管、GTO、IGBT或IGCT。进一步地，所述的限流变压器为Y/Y接法的三相变压器、三相自耦变压器或组成Y/Y接法的三台单相变压器。本技术具有的有益效果是：电容过充保护电路在限制短路电流的同时防止流经限流电感的短路电流对直流电容进行充电，避免了直流电压上升对直流电容和变换器造成的损害。此外，限流变压器的接入可以使三相桥式限流器承受的电压和电流范围更加合理，从而减少晶闸管的串联或并联，简化三相桥式限流器。本技术极大提高了UPFC工程化应用的可靠性和经济性。附图说明图1为本技术防止电容过充的限流式统一潮流控制器的示意图。图2为本技术防止电容过充的限流式统一潮流控制器的拓扑结构详图。图3为本技术防止电容过充的限流式统一潮流控制器短路时的电流通路图。图4为本技术防止电容过充的限流式统一潮流控制器短路时的等效电路图。图5为无电容过充保护电路时限流式统一潮流控制器短路时的等效电路图。具体实施方式以下结合说明书附图和实施例详细描述本技术，但本技术不受所述实施例所限。图2中Usa、Usb、Usc为系统送端三相电压，Ura、Urb、Urc为系统受端三相电压，L为线路等效电感；C为直流电容，Udc为直流电容电压；L1、L2分别为并联侧和串联侧滤波电感；D3、D4为IGBT的续流二极管；U12为串联变压器原边电压；T1至T6为三相桥式限流器整流管，T7、T8为三相桥式限流器续流管，Ld为限流电感，Id为限流电感电流；Gp、Dp、Tp构成电容过充保护电路，其中Gp、Dp构成逆导型功率器件，Tp为电流旁路管。所述的直流电容与串联变换器之间接电容过充保护电路；所述的串联变压器副边与三相桥式限流器之间接限流变压器。所述的电容过充保护电路包括逆导型功率器件(包括Gp和Dp)和电流旁路管，逆导型功率器件串联接于直流电容与串联变换器之间；电流旁路管位于逆导型功率器件与串联变换器之间，并联接于直流电容正负极。电容过充保护电路中的Gp和Tp可以是晶闸管、GTO、IGBT、IGCT等。限流变压器可以是Y/Y接法的三相变压器、三相自耦变压器或组成Y/Y接法的三台单相变压器。工作原理如下：（1）正常运行时工作原理如图2，正常运行时，三相桥式限流器中的T1至T8处于全触发导通状态。电容过充保护电路中的Gp触发导通，Tp关断。此时串联变换器进行正常功率变换，直流电容既可以向串联变换器侧释放能量，也可以从串联变换器侧吸收能量。三相桥式限流器限流电感电流Id逐渐增大，经过短暂的充电过程后，限流电感电流Id达到负载电流的峰值，随后三相桥式限流器即进入稳态运行。稳态运行时，由于续流管T7、T8的续流作用，三相桥式限流器的交流侧相当于短接状态。此时，防止电容过充的限流式统一潮流控制器与传统统一潮流控制器完全等效。（2）电容过充保护电路的工作原理系统受端短路时，系统电压全部加在串联变压器原边并耦合至副边。假设短路发生在系统送端线电压Ucb与Uab正向交界处（当短路发生线电压正向交界处时，故障最严重），此后，系统送端相电压关系为Usa>Usc>0>Usb。短路电流流通路径如图3中粗线所示，其等效电路如图4所示。图4中，Ua、Ub分别为短路时串联变压器副边a、b两相电压，它们与原边电压成变比关系，其中Ua>Ub。Lse代表串联变压器漏感、限流变压器漏感及串联侧滤波电感L2三者之和。其它元件符号均与图2中相同。如图4所示，控制器检测到故障后立即封锁串联变换器IGBT触发脉冲和三相桥式限流器T1至T8的触发脉冲、封锁Gp的触发脉冲，随后Tp触发导通。此时，限流电感电流Id有上升趋势，导致续流管T7、T8承受反压而关断。限流电感Ld立即串入到故障回路中，限流电感Ld和等效电感Lse共同承担限流作用。若无电容过充保护电路，则短路时等效电路如图5所示，短路电流将持续对直流电容充电，导致直流电压上升对直流电容和变换器造成损毁。由于Gp关断，直流电容只能从串联变换器侧吸收能量，而无法向串联变换器侧释放能量。随后Tp导通，由于直流电容的箝位作用，限流电感电流Id通过T1、T6、D3、D4、Tp继续流通，而不再流经直流电容，防止短路电流对直流电容造成过充。限流电感电压Ud反向后适时触发T7、T8导通，限流电感电流Id通过T7、T8续流，限流器等效为开路，短路电流被彻底切断。（3）限流变压器的作用为了增强UPFC的补偿能力，串联变压器通常不选用1:1变压器，造成三相桥式限流器承受的电压与电流不匹配，或电压过高，或电流过大，可能出现晶闸管耐压能力已到极限但通流能力还有很大裕度，或通流能力达到极限而耐压能力还有很大裕度，不可避免地需要更多的晶闸管串联或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器，包括直流电容、串联变换器、串联变压器和三相桥式限流器；其特征在于，所述的直流电容与串联变换器之间接有一电容过充保护电路；所述的串联变压器副边与三相桥式限流器之间接有一台限流变压器；所述的电容过充保护电路包括一个逆导型功率器件和一个电流旁路管，逆导型功率器件串联接于直流电容与串联变换器之间；电流旁路管位于逆导型功率器件与串联变换器之间，并联接于直流电容正负极。

【技术特征摘要】
1.一种防止电容过充的限流式统一潮流控制器，包括直流电容、串联变换器、串联变压器和三相桥式限流器；其特征在于，所述的直流电容与串联变换器之间接有一电容过充保护电路；所述的串联变压器副边与三相桥式限流器之间接有一台限流变压器；所述的电容过充保护电路包括一个逆导型功率器件和一个电流旁路管，逆导型功率器件串联接于直流电容与串联变换器之间；电流旁路管位于逆导型功率器件与串联变换器之间，并联接于直流电容正负极。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文韬，沈忱，王朝亮，黄晓明，楼伯良，黄弘扬，马智泉，李培，查蕾，胡谆，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司台州供电公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33