一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法。所述直流故障限流装置包含两个功率半导体开关器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路和限流控制器。所述直流故障限流系统采用多个直流故障限流装置构成。所述直流故障限流装置或系统，一端连接需要故障限流功能的直流网络，另一端连接直流故障处。结合本发明专利技术提供的故障限流控制方法，所述直流故障限流装置和系统，可以实现目标直流网络和直流故障处的故障电流分级限制和控制功能。此外，配合辅助开关电路，还可以实现直流故障限流装置及其组成直流故障限流系统后的旁路和保护功能。

A DC Fault Current Limiting Device and System and Its Current Limiting Control Method

The invention discloses a DC fault current limiting device and system and a current limiting control method thereof. The DC fault current limiting device comprises two power semiconductor switching devices, a DC capacitor, a current limiting reactor, an auxiliary switching circuit and a current limiting controller. The DC fault current limiting system is composed of a plurality of DC fault current limiting devices. The DC fault current limiting device or system is connected with a DC network requiring fault current limiting function at one end and a DC fault location at the other end. Combined with the fault current limiting control method provided by the invention, the DC fault current limiting device and system can realize the fault current grading limitation and control functions of the target DC network and the DC fault location. In addition, with auxiliary switching circuit, the DC fault current limiting device and its bypass and protection functions after forming the DC fault current limiting system can also be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法
本专利技术属于电力直流输配电
，涉及一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法。
技术介绍
直流配电技术是目前的研究热点，采用直流技术，具有以下一些优势，如不存在交流系统的三相不平衡，无无功功率问题等等。但随之而来的是直流设备的保护问题，要比交流系统复杂。在实现直流电压变换的同时，直流变换装置在系统短路故障下应具备故障穿越能力，和故障清除后的快速恢复重启能力。在直流系统中，基于电力电子技术的直流变换装置将大量使用，这些装置不同于交流系统的发电机组等设备，不具备惯性环节，当某一支路发生短路，系统直接通过母线电压判断故障，将很快闭锁直流变换装置，一方面无法为负荷提供可靠短路电流，分级切断故障，另一方面也不具备故障穿越能力，待故障回复后，需要长时间的重启过程。以目前研究广泛的ISOP型直流变压器为例，在直流变压器系统高压端发生短路故障时，高压侧串联模块电容器将直接短路放电，在直流变压器系统低压端发生短路故障时，低压侧并联模块电容器将直接短路放电。上述两种过程中，短路电流上升速度均极快，一般在μs级别就能达到上kA，因此直流变压器的模块必须快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流故障限流装置，其特征在于：所述直流故障限流装置为两端口网络，包含第一端口和第二端口，由第一功率半导体器件、第二功率半导体器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路、第一旁路开关和限流电阻组成；其中，辅助开关电路同样为两端口网络，包含一个前级端口和一个后级端口；两个功率半导体开关器件串联构成一个半桥电路：其中，第一功率半导体器件构成半桥电路的上桥臂，第二功率半导体器件构成半桥电路的下桥臂；该半桥电路与直流电容并联后，构成直流故障限流装置的第一端口；第一旁路开关与限流电阻并联构成一个限流单元，所述限流单元的第一端连接半桥电路的中点，限流单元的第二端与半桥电路的负端连接辅助开关电路的前级端...

【技术特征摘要】
1.一种直流故障限流装置，其特征在于：所述直流故障限流装置为两端口网络，包含第一端口和第二端口，由第一功率半导体器件、第二功率半导体器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路、第一旁路开关和限流电阻组成；其中，辅助开关电路同样为两端口网络，包含一个前级端口和一个后级端口；两个功率半导体开关器件串联构成一个半桥电路：其中，第一功率半导体器件构成半桥电路的上桥臂，第二功率半导体器件构成半桥电路的下桥臂；该半桥电路与直流电容并联后，构成直流故障限流装置的第一端口；第一旁路开关与限流电阻并联构成一个限流单元，所述限流单元的第一端连接半桥电路的中点，限流单元的第二端与半桥电路的负端连接辅助开关电路的前级端口；辅助开关电路的后级端口串联限流电抗器后构成直流故障限流装置的第二端口。2.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，第二端口连接直流故障处。3.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：所述辅助开关电路包含两个直流开关和一个旁路开关，分别为正极直流开关、负极直流开关和第二旁路开关；正极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的正极之间，负极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的负极之间；第二旁路开关的两端连接辅助开关电路后级端口的正负极之间；所述正极直流开关和负极直流开关同时开关；直流开关为隔离开关或断路器。4.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：直流故障限流装置还包含一个限流控制器，控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：所述第一功率半导体器件和第二功率半导体器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件。6.根据权利要求5所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断，由两路信号互补的驱动脉冲控制。7.根据权利要求1至4任一项所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：所述第一功率半导体器件为带有反并联二极管的全控型开关器件，第二功率半导体器件为不控型开关器件。8.根据权利要求7所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：第一功率半导体器件开断由一路单独的驱动脉冲控制。9.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：当装置启动时，包括如下步骤：步骤1：分开第一旁路开关；步骤2：直流故障限流装置的第一端口直流电源启动；步骤3：控制第一功率半导体器件导通；步骤4：闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；步骤5：待直流故障限流装置的第二端口电压稳定后，闭合第一旁路开关。10.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：直流故障限流装置的第一正常工作状态如下实现：步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；步骤2：控制第一功率半导体器件为常闭状态，第二功率半导体器件为常开状态。11.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：直流故障限流装置的第二正常工作状态如下实现：步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；步骤2：检测直流故障限流装置第二端口的电压；步骤3：当偏离给定电压超过预设定范围时，通过限流控制器控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件开通关断，将第二直流母线的电压调节到给定电压值。12.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：当直流故障限流装置的第二端口发生短路故障时：步骤1：检测限流电抗器所在支路的电流，发生故障时该电流即为故障电流；步骤2：限流控制器根据所检测电流与第一电流定值比较，若所检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晔源，王宇，张中锋，杨晨，田杰，李海英，曹冬明，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32