一种自触发型交流限流器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自触发型交流限流器及其控制方法，所述限流器包括IGBT开关管、电压检测电路、晶闸管以及电抗器；IGBT开关管的集电极与电压检测电路的第一端连接，IGBT开关管的发射极与电压检测电路的第二端连接；电压检测电路的第三端与晶闸管的阴极连接；晶闸管的阴极还与电抗器的第一端连接，电抗器的第二端与IGBT开关管的发射极连接；当系统正常工作时，晶闸管处于闭锁状态，系统电流流过IGBT开关管；当系统发生故障时，IGBT开关管的电流升高，使IGBT开关管工作在有源区；当电压检测电路检测到IGBT开关管的电压超过预设电压阈值时，则触发晶闸管导通，使电抗器投入系统，以抑制故障电流上升。本发明专利技术能够不依赖外界电流检测实现对短路故障的限流。测实现对短路故障的限流。测实现对短路故障的限流。

【技术实现步骤摘要】
一种自触发型交流限流器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及限流器
，尤其涉及一种自触发型交流限流器及其控制方法。

技术介绍

[0002]限流器按照类别可以分为材料型短路限流器与非材料型短路限流器。材料型主要包括正温度系数热敏(PTC)电阻限流器和超导限流器，损耗较低，但是需要较长的恢复时间，不适合重合闸及继电保护的要求。非材料型主要通过控制元件的投切进而改变装置本身表现出的等效阻抗来完成短路限流。其中，磁饱和型限流器不涉及到装置中元件投切的变化，可以实现自动响应，但是存在短路限流过程中铁芯退出饱和程度不足，导致限流效果不佳的问题。其他的非材料型限流器都可以归结为固态限流器，固态限流器通常由可控电力电子器件、常规限流电抗器以及控制保护系统构成。其基本原理是通过控制桥路电力电子器件的开关状态，结合限流电抗改变整个固态限流器的等效阻抗，从而达到限制短路电流的目的。
[0003]但是，现有的限流器多采用固态型拓扑，需要依赖对短路电流检测的精准度，一旦电流采样出现问题，则无法触发限流器，导致限流器动作失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种自触发型交流限流器及其控制方法，能够不依赖外界电流检测实现对短路故障的限流。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种自触发型交流限流器，包括IGBT开关管、电压检测电路、晶闸管以及电抗器；
[0006]所述IGBT开关管的集电极与所述电压检测电路的第一端连接，所述IGBT开关管的发射极与所述电压检测电路的第二端连接；其中，第一输入端、所述IGBT开关管以及第二输入端构成正向电流支路；所述第二输入端、所述IGBT开关管以及所述第一输入端构成反向电流支路；
[0007]所述电压检测电路的第三端与所述晶闸管的阴极连接，所述晶闸管的阳极与所述IGBT开关管的集电极连接；所述晶闸管的阴极还与所述电抗器的第一端连接，所述电抗器的第二端与所述IGBT开关管的发射极连接；
[0008]当系统正常工作时，所述晶闸管处于闭锁状态，系统电流流过所述IGBT开关管；
[0009]当系统发生故障时，所述IGBT开关管的电流升高，使所述IGBT开关管工作在有源区；当所述电压检测电路检测到所述IGBT开关管的电压超过预设电压阈值时，则触发所述晶闸管导通，使所述电抗器投入系统，以抑制故障电流上升。
[0010]作为上述方案的改进，所述自触发型交流限流器还包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；
[0011]所述第一二极管的阳极与所述第一输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；
[0012]所述第二二极管的阳极与所述第二输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；
[0013]所述第三二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第三二极管的阴极与所述第一输入端连接；
[0014]所述第四二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二输入端连接；
[0015]其中，所述第一二极管、所述IGBT开关管以及所述第四二极管构成正向电流支路；所述第二二极管、所述IGBT开关管以及所述第三二极管构成反向电流支路。
[0016]作为上述方案的改进，所述自触发型交流限流器还包括第五二极管，所述第五二极管并联在所述IGBT开关管的集电极和发射极之间。
[0017]作为上述方案的改进，所述电压检测电路包括比较器；
[0018]所述比较器的第一输入端与所述IGBT开关管的集电极连接，所述比较器的第二输入端与预设电压阈值连接，所述比较器的输出端与所述晶闸管连接。
[0019]作为上述方案的改进，当所述第一输入端的电压高于所述第二输入端的电压时，所述比较器的输出端输出高电平，并将所述高电平传输至所述晶闸管，以触发所述晶闸管导通。
[0020]本专利技术实施例还提供了一种自触发型交流限流器的控制方法，所述方法应用于包括IGBT开关管、电压检测电路、晶闸管以及电抗器的自触发型交流限流器，所述自触发型交流限流器的控制方法包括：
[0021]当系统正常工作时，所述晶闸管处于闭锁状态，系统电流流过所述IGBT开关管；
[0022]当系统发生故障时，所述IGBT开关管的电流升高，使所述IGBT开关管工作在有源区；当所述电压检测电路检测到所述IGBT开关管的电压超过预设电压阈值时，则触发所述晶闸管导通，使所述电抗器投入系统，以抑制故障电流上升。
[0023]进一步的，所述自触发型交流限流器还包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；
[0024]所述第一二极管的阳极与所述第一输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；
[0025]所述第二二极管的阳极与所述第二输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；
[0026]所述第三二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第三二极管的阴极与所述第一输入端连接；
[0027]所述第四二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二输入端连接；
[0028]其中，所述第一二极管、所述IGBT开关管以及所述第四二极管构成正向电流支路；所述第二二极管、所述IGBT开关管以及所述第三二极管构成反向电流支路。
[0029]进一步的，所述自触发型交流限流器还包括第五二极管，所述第五二极管并联在所述IGBT开关管的集电极和发射极之间。
[0030]进一步的，所述电压检测电路包括比较器；
[0031]所述比较器的第一输入端与所述IGBT开关管的集电极连接，所述比较器的第二输
入端与预设电压阈值连接，所述比较器的输出端与所述晶闸管连接。
[0032]进一步的，当所述第一输入端的电压高于所述第二输入端的电压时，所述比较器的输出端输出高电平，并将所述高电平传输至所述晶闸管，以触发所述晶闸管导通。
[0033]相对于现有技术，本专利技术实施例提供的一种自触发型交流限流器及其控制方法的有益效果在于：本专利技术实施例无需外界电流检测，利用IGBT开关管自身的工作特性，在系统正常工作情况下通态损耗较低，且IGBT开关管工作于正常工作的饱和区时不会误触发。在短路故障发生后，IGBT开关管迅速进入有源区，此时IGBT开关管的电压快速上升，利用这个特点可以作为判断故障电流上升的依据。电压检测电路可以快速检测到IGBT开关管电压上升并快速触发晶闸管导通，使得电抗器投入到系统中，抑制故障电流上升。
附图说明
[0034]图1是本专利技术提供的一种自触发型交流限流器的一个优选实施例的电路拓扑图；
[0035]图2是本专利技术提供的一种自触发型交流限流器的另一个优选实施例的电路拓扑图；
[0036]图3是本专利技术提供的一种自触发型交流限流器中IGBT开关管T1的典型输出特性图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自触发型交流限流器，其特征在于，包括IGBT开关管、电压检测电路、晶闸管以及电抗器；所述IGBT开关管的集电极与所述电压检测电路的第一端连接，所述IGBT开关管的发射极与所述电压检测电路的第二端连接；其中，第一输入端、所述IGBT开关管以及第二输入端构成正向电流支路；所述第二输入端、所述IGBT开关管以及所述第一输入端构成反向电流支路；所述电压检测电路的第三端与所述晶闸管的阴极连接，所述晶闸管的阳极与所述IGBT开关管的集电极连接；所述晶闸管的阴极还与所述电抗器的第一端连接，所述电抗器的第二端与所述IGBT开关管的发射极连接；当系统正常工作时，所述晶闸管处于闭锁状态，系统电流流过所述IGBT开关管；当系统发生故障时，所述IGBT开关管的电流升高，使所述IGBT开关管工作在有源区；当所述电压检测电路检测到所述IGBT开关管的电压超过预设电压阈值时，则触发所述晶闸管导通，使所述电抗器投入系统，以抑制故障电流上升。2.如权利要求1所述的自触发型交流限流器，其特征在于，还包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；所述第一二极管的阳极与所述第一输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；所述第二二极管的阳极与所述第二输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述IGBT开关管的集电极连接；所述第三二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第三二极管的阴极与所述第一输入端连接；所述第四二极管的阳极与所述IGBT开关管的发射极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二输入端连接；其中，所述第一二极管、所述IGBT开关管以及所述第四二极管构成正向电流支路；所述第二二极管、所述IGBT开关管以及所述第三二极管构成反向电流支路。3.如权利要求2所述的自触发型交流限流器，其特征在于，还包括第五二极管，所述第五二极管并联在所述IGBT开关管的集电极和发射极之间。4.如权利要求3所述的自触发型交流限流器，其特征在于，所述电压检测电路包括比较器；所述比较器的第一输入端与所述IGBT开关管的集电极连接，所述比较器的第二输入端与预设电压阈值连接，所述比较器的输出端与所述晶闸管连接。5.如权利要求4所述的自触发型交流限流器，其特征在于，当所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾妙松，东野忠昊，张利军，卞荣，高美金，吴莹，陈科技，李国强，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司北京交通大学，
类型：发明
国别省市：