电力系统的电力变换器保护装置制造方法及图纸

一种电力变换器保护装置，包括串联变压器；电力变换器，检测系统电流的电流检测器，检测变换器电流的；高速判定电路，在根据系统电流判定出出现系统故障时输出判定信号；开关，在接收到故障判定信号时发出零输出电压命令，以及脉冲产生电路，响应于零输出电压，控制提供给电力变换器门脉冲信号，把电力变换器输出设置为零。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力变换器保护装置，用以保护与电力系统串联或并联的电力变换器不受系统故障和/或短路故障的影响而使其保持稳定。为了更好地理解本专利技术，现简要地回顾一下
技术介绍
。附图说明图14是传统的电力变换器的示意性电路图，它与电力系统串联连接，这种结构在例如“日本电气工程师协会工业应用部门全国大会会刊”(1993)No.103第444页上有所揭示。参见附图，一自激励型SVC(下文称为电力变换器)连接到串联变压器2的次级绕组上，串联变压器2的原绕组连接到电力系统1的相线上。电力变换器3构成三相电桥电路的形式，它包含诸如可控硅等的控制极关断开开关元件(下文称为GTO开关元件)3c1至3c6，在每个GTO开关元件3c1至3c6上分别逆向并联连接一个二极管D，在直流(DC)输入线之间连接一个DC电容器6，以提供DC电压同时把交流(AC)输出线连接到串联变压器2的次级绕组上。一般，电力变换器3并联连接到电力系统1上，来产生其无功功率和能耗，以便确保电力系统的稳定性。除此之外，还有把电力变换器3串联连接到电力系统1上，这有可能改变电力系统1的阻抗。因此，电力变换器可以作为非常有效的稳定电力系统的手段。更具体地说，电力变换器用于恒定地产生与流过电力系统的系统电流正交的AC电压。因此，通过改变AC电压的幅度可以改变电力系统的视在阻抗，在功能上等效于连续地控制与电力系统1串联连接的电容器，所以它能确保非常高效地实现电力系统的稳定。此外，因为电力变换器3总是产生与系统电流成正交的AC电压，所以可以不必在电力变换器3的DC侧提供有效的电源。在公知的具有上述结构的电力变换器装置中，电力变换器与电力系统串联连接对于稳定电力系统来说是非常有效的。然而，由于电力变换器与电力系统串联连接，所以一旦在电力系统中出现故障，或者在电力变换器装置中出现故障，或者电力变换器发生断路，因而造成系统电流的中断时，在电力系统内就可能出现有害的过电压。因此，在对已知的电力变换器装置的保护和控制方面遇到了非常大的困难。根据上述的现有技术的状况，本专利技术总的目的是提供一种电力变换器保护装置，它能控制与电力系统串联连接的电力变换器，使系统电流即使电力系统出现故障时也连续地流动。鉴于将随着描述变得明显的上述和其它目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种电力变换器保护装置，它包括变压器，分别连接到电力系统的相线上；电力变换器，分别连接到变压器的次级绕组上；第一电流检测装置，检测流过相线的系统电流；第二电流检测装置，分别检测从次级绕组流到电力变换器的变换器电流；故障判定装置，在根据系统电流判定出出现系统故障时输出判定信号；输出电压命令装置，在接收到故障判定信号时发出零输出电压命令；以及，控制信号输出装置，响应于在出现系统故障期间检测到的变换器电流下降到低于允许的电力变换器断路电流时的零输出电压命令，向电力变换器提供控制信号，把电力变换器的输出设置成零。采用上述的电力变换器保护装置的结构，能这样控制输出与系统电流成正交的AC电压的电力变换器的输出电压，在根据流过输电线的系统电流检测出电力系统内发生故障时，通过使电力变换器的变换电流转向流入电力变换器中按传统方式设置的续流二极管，使该输出电压基本上为零，所以变换器电流流过续流二极管而为电流变换器的开关元件设置了旁路。因此，能保护电力变换器不因系统发生故障产生的大电流而损坏或遭受危险。再者，故障电流能绕过构成电力变换器的开关元件，无需为此而另外提供一个专门设计的装置。而且，在系统故障消除后能立即再次启动电力变换器运作。因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种能以低成本实现高可靠性的电力变换器保护装置。在实现本专利技术的较佳的方式中，电力变换器可以进一步包括与每个变压器次级绕组并联连接的断路器和一旦在预定的时间间隔内从故障判定装置连续地接收到故障判定信号就向断路器输出闭合信号的延时电路。在上述的电力变换器保护装置中，把电力变换器的输出电压控制成当系统故障持续存在，超过构成电力变换器的开关元件允许的导电时间时设置为零，同时闭合与变压器的次级绕组并联的断路器，从而通过旁路电力变换器使变换器电源流过断路器。由于这种结构，即使系统故障长时间持续存在，仍能保护电力变换器不受大的故障电流的损坏。因此，能进一步提高电力变换器保护装置的可靠性。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种电力变换器保护装置，它包括分别与电力系统的相线串联连接的串联变压器；分别与串联变压器的次级绕组连接的电力变换器；分别与每个串联变压器次级绕组并联连接的半导体开关元件；分别检测流过相线的系统电流的第一电流检测装置，以及系统故障判定装置，当根据检测到的系统电流判定出出现系统故障时，向半导体开关元件输出接通信号，同时向电力变换器输出断开信号。对于上述的电力变换器保护装置，当检测到系统故障时，与串联变压器的次级绕组并联连接的半导体开关元件接通，同时构成电力变换器的开关元件断开，通过旁路电力变换器开关元件使大的故障电流流过半导体开关元件。因此，能用简单和价廉的结构来保护电力变换器。在另一种实现本专利技术的较佳方式中，包括上述半导体开关元件的电力变换器保护装置可以进一步包括与各串联变压器次级绕组并联连接的断路器和一旦在预定的时间间隔内从故障判定装置连续地接收到故障判定信号就向断路器输出闭合信号的延时电路。对于上述的电力变换器装置，当检测到系统故障时，与变压器的次级绕组并联连接的半导体开关元件接通，同时构成电力变换器的开关元件断开，而通过旁路电力变换器开关元件使大的故障电流流过半导体开关元件。接着，当在一时间间隔内系统故障持续存在超过半导体开关元件允许的时限时，闭合与串联变压器的次级绕组并联连接的断路器，从而通过旁路半导体开关元件使故障电流流过断路器。借助于这种结构，可以使用小电流容量和小热容量的半导体开关元件，其优点是能以较小的体积廉价地实现电力变换器保护装置。在实现本专利技术的又一种较佳方式中，电力变换器保护装置可以进一步包括放电器，它与各串联变压器的次级绕组相联，用以防止过电压施加于电力变换器上。采用上述的电力变换器装置的结构，在变压器的次级绕组侧断开时由于电力变换器的故障可能出现的过电压能由与变压器的次级绕组并联的放电器应时。因此，能保护电力变换器免于加上过电压。换句话说，能使电力变换器达到较高的可靠性。根据本专利技术的又一个方面，提供一种电力变换器保护装置，它包括串联变压器，其原绕组分别与电力系统的相线串联连接，各串联变压器的次级绕组被分成多个绕组段；电力变换器组，为电力系统的相线分别设置，并且电力变换器组分别连接到变压器的次级绕组段上，其中，把分别连接到为相线设置的变压器的同一级次级绕组段上的电力变换器的DC输入线连接在一起，并分别通过保险丝引至DC电容器上；短路检测装置，分别与电力变换器相联，以检测电力变换器内发生的短路故障；短路判定装置，根据短路检测装置输出的短路检测信号，确定连接到存在短路故障的电力变换器上的次级绕组段；以及强制启动电路，响应于在某一个电力变换器中发生短路故障的判定而断开保险丝，该保险丝与为各相线而分别设置的电力变换器的DC输入线连接在一起，并分别连接到与出现短路故障的某个电力变换器连接的次级绕组同级的各次级绕组上。借助于上述的电力变换器保护装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力系统的电力变换器保护装置，其特征在于，包含： 串联变压器，分别串联连接到电力系统的相线上； 电力变换器，分别连接到所述串联变压器的次级绕组上； 第一电流检测装置，检测流过所述相线的系统电流； 第二电流检测装置，分别检测从所述变压器的所述次级绕组流到所述电力变换器的变换器电流； 故障判定装置，在根据所述系统电流判定出在所述电力系统内出现系统故障时输出故障判定信号； 输出电压命令装置，在接收到所述故障判定信号时发出输出零电压命令；以及 控制信号输出装置，响应于在出现所述系统故障期间检测到的变换器电流下降到低于所述电力变换器允许的断路电流时刻的所述输出零电压命令，向所述电力变换器提供控制信号，把所述电力变换器的输出设置成零。

【技术特征摘要】
JP 1995-6-27 161153/951.一种用于电力系统的电力变换器保护装置，其特征在于，包含串联变压器，分别串联连接到电力系统的相线上；电力变换器，分别连接到所述串联变压器的次级绕组上；第一电流检测装置，检测流过所述相线的系统电流；第二电流检测装置，分别检测从所述变压器的所述次级绕组流到所述电力变换器的变换器电流；故障判定装置，在根据所述系统电流判定出在所述电力系统内出现系统故障时输出故障判定信号；输出电压命令装置，在接收到所述故障判定信号时发出输出零电压命令；以及控制信号输出装置，响应于在出现所述系统故障期间检测到的变换器电流下降到低于所述电力变换器允许的断路电流时刻的所述输出零电压命令，向所述电力变换器提供控制信号，把所述电力变换器的输出设置成零。2.如权利要求1所述的电力变换器保护装置，其特征在于，进一步包含断路器，与所述变压器的每个次级绕组并联连接；和延时电路，一旦在预定的时间间隔内从所述故障判定装置连续地接收到所述故障判定信号就向所述断路器输出闭合信号。3.一种用于电力系统的电力变换器保护装置，其特征在于，包含串联变压器，分别串联连接到电力系统的相线上；电力变换器，分别连接到所述串联变压器的次级绕组上；半导体开关元件，分别与所述次级绕组并联；第一电流检测装置，分别检测流过所述相线的系统电流；故障判定装置，在根据所述电流检测装置检测到的系统电流判定出出现系统故障时向所述半导体开关元件输出接通信号，同时向所述电力变换器输出断开信号。4.如权利要求3所述的电力变换器保护装置，其特征在于，进一步包含断路器，与各所述串联变压器的所述次级绕组并联连接，和延时电路，一旦在预定的时间间隔内从故障判定装置连续地接收到所述故障判定信号就向所述断路器输出闭合信号。5.如权利要求1所述的电力变换器保护装置，其特征在于，进一步包含放电器，与各所述串联变压器的次级绕组相关联，用以防止过电压施加于所述电力变换器上。6.一种用于电力系统的电力变换器保护装置，其特征在于，包含串联变压器，其原绕组分别与电力系统的相线串联连接，每个所述串联变压器的次级绕组被分成多个绕组段；电力变换器组，为所述电力系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上昇太郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]