【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超导限流储能电路。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，社会对电力需求不断增加，带动了电力系统的不断发 展，单机和发电厂容量、变电所容量、城市和中心负荷不断增加，就使得电力系统之间互联， 各级电网中的短路电流水平不断提高，短路故障对电力系统及其相连的电气设备的破坏性 也越来越大。而且，在对电能需求量日益增长的同时，人们对电能质量、供电可靠性和安全 性等也提出了更高的要求。然而，大电网的暂态稳定性问题比较突出，其中最重要的原因之 一是由于常规电力技术缺乏行之有效的短路故障限流技术。目前，世界上广泛采用断路器 对短路电流全额开断，由于短路电流水平与系统的容量直接相关，在断路器的额定开断电 流水平一定的情况下，采用全额开断短路电流将会限制电力系统容量的增长，并且断路器 价格随着其额定开断电流的增加而迅速上升。随着电网容量和规模的扩大，这一问题将变 得更加严重。 与此同时，常规电力技术由于缺乏快速电能存取技术，已经严重阻碍我国电力工 业的发展。首先，随着我国国民经济的不断发展，人们对电能的需求量日益增长，西电东送 和全国联网不可避免，大电网的动态稳定性问...
【技术保护点】
一种超导限流储能电路，其特征在于，在所述超导限流储能电路中：第一开关（Ｓ１）、第二开关（Ｓ２）、第三开关（Ｓ３）、第四开关（Ｓ４）、第五开关（Ｓ５）和第六开关（Ｓ６）组成第一电流源变流器（ＣＳＣ１）；第一开关（Ｓ１）的阳极与第四开关（Ｓ４）的阴极相连，构成第一交流连接点（ＰＡ１）；第二开关（Ｓ２）的阳极与第五开关（Ｓ５）的阴极相连，构成第二交流连接点（ＰＡ２）；第三开关（Ｓ３）的阳极与第六开关（Ｓ６）的阴极相连，构成第三交流连接点（ＰＡ３）；第一开关（Ｓ１）、第二开关（Ｓ２）ｒ１）、第二单相变压器（Ｔｒ２）和第三单相变压器（Ｔｒ３）次边的另一端相互连接；第一单相变压器（Ｔｒ...
【技术特征摘要】
一种超导限流储能电路，其特征在于，在所述超导限流储能电路中第一开关(S1)、第二开关(S2)、第三开关(S3)、第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)组成第一电流源变流器(CSC1)；第一开关(S1)的阳极与第四开关(S4)的阴极相连，构成第一交流连接点(PA1)；第二开关(S2)的阳极与第五开关(S5)的阴极相连，构成第二交流连接点(PA2)；第三开关(S3)的阳极与第六开关(S6)的阴极相连，构成第三交流连接点(PA3)；第一开关(S1)、第二开关(S2)和第三开关(S3)的阴极连接在一起，构成第一直流连接点(PD1)；第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)的阳极连接在一起，构成第二直流连接点(PD2)；第七开关(S7)、第八开关(S8)、第九开关(S9)、第十开关(S10)、第十一开关(S11)和第十二开关(S12)组成第二电流源变流器(CSC2)；第十二开关(S12)的阳极与第九开关(S9)的阴极相连，构成第四交流连接点(PA4)；第十一开关(S11)的阳极与第八开关(S8)的阴极相连，构成第五交流连接点(PA5)；第十开关(S10)的阳极与第七开关(S7)的阴极相连，构成第六交流连接点(PA6)；第七开关(S7)、第八开关(S8)和第九开关(S9)的阳极连接在一起，构成第三直流连接点(PD3)；第十开关(S10)、第十一开关(S11)和第十二开关(S12)的阴极连接在一起，构成第四直流连接点(PD4)；第十三开关(S13)的阳极与第四直流连接点(PD4)相连，其阴极与第三直流连接点(PD3)相连；超导磁体(Lsc)的两端分别与第一直流连接点(PD1)和第三直流连接点(PD3)相连；第二直流连接点(PD2)和第四直流连接点(PD4)相连；第一滤波电感(L1)的一端和第一滤波电容(C1)的一端与第一交流连接点(PA1)相连，第一滤波电感(L1)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第一相连接点相连；第二滤波电感(L2)的一端和第二滤波电容(C2)的一端与第二交流连接点(PA2)相连，第二滤波电感(L2)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第二相连接点相连；第三滤波电感(L3)的一端和第三滤波电容(C3)的一端与第三交流连接点(PA3)相连，第三滤波电感(L3)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第三相连接点相连；第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)和第三滤波电容(C3)的另一端相互连接；三相变压器的原边与三相电网相连；第四滤波电容器(C4)的一端和第一单相变压器(Tr1)次边的一端与第四交流连接点(PA4)相连；第五滤波电容器(C5)的一端和第二单相变压器(Tr2)次边的一端与第五交流连接点(PA5)相连；第六滤波电容器(C6)的一端和第三单相变压器(Tr3)次边的一端与第六交流连接点(PA6)相连；第一单相变压器(Tr1)、第二单相变压器(Tr2)和第三单相变压器(Tr3)次边的另一端相互连接；第一单相变压器(Tr1)原边的两端分别与电网第一相电源(Us1)的一端和第一相负载(Z1)的一端相连；第二单相变压器(Tr2)原边的两端分别与电网第二相电源(Us2)的一端和第二相负载(Z2)的一端相连；第三单相变压器(Tr3)原边的两端分别与电网第三相电源(Us3)的一端和第三相负载(Z3)的一端相连；所述第一开关(S1)……第十三开关(S13)均为逆阻型开关，或者逆导型开关串联一个二极管替代所述的逆阻型开关。2. 根据权利要求1所述的超导限流储能电路，其特征在于针对所述的超导限流储能电 路的三种工作状态分别进行控制(l)所述的超导限流储能电路处于纯并联补偿状态，此 时组成第二电流源变流器(CSC2)的所有开关第七开关(S7)……第十二开关(S12)均闭 合，第十三开关(S13)同时闭合，此时第一单相变压器(Trl)、第二单相变压器(Tr2)和第 三单相变压器(Tr3)次边的电压均为开关的管压降，对负载端电压基本没有影响；此时第 一电流源变流器(CSC1)通过向电网注入可控的电流，补偿负载所产生的谐波、无功功率以及负载有功功率的波动分量，从而减轻负载对电网电能质量的影响；同时第一电流源变流 器(CSC1)还从电网吸收和释放有功功率，对超导磁体(Lsc)进行充放电，使超导磁体(Lsc) 的电流保持在给定值附近；(2)所述的超导限流储能电路处于串并联同时补偿状态，此时 第一电流源变流器(CSC1)的控制方法与对所述的超导限流储能电路处于纯并联补偿状态 的方法相同；第十三开关(S13)此时打开，第二电流源变流器(CSC2)通过电流控制，改变第 四、五和六滤波电容(C4、C5和C6)上的电压，对电网的电压谐波、电压暂降等进行补偿，进 而改善负载的供电电压质量；(3)所述的超导限流储能电路处于限流状态，此时第十三开 关(S13)打开，第二电流源变流器(CSC2)的所有开关闭合，第二电流源变流器(CSC2)等效 为一个三相不控整流电路，此时超导磁体(Lsc)被自动串入电网，从而实现了故障限流的 功能；与此同时，第一电流源变流器(CSC1)工作在有源逆变状态，将限流过程中的给超导 磁体(Lsc)的充电能量逆变回电网，以保护超导磁体(Lsc)不受过流冲击。3. —种超导限流储能电路，其特征在于所述的超导限流储能电路结构如下第一开关 (Sl)、第二开关(S2)、第三开关(S3)、第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)组成 第一电流源变流器(CSC1);第一开关(Sl)的阳极与第四开关(S4)的阴极相连，构成第一 交流连接点(PA1);第二开关(S2)的阳极与第五开关(S5)的阴极相连，构成第二交流连接 点(PA2);第三开关(S3)的阳极与第六开关(S6)的阴极相连，构成第三交流连接点(PA3); 第一开关(Sl)、第二开关(S2)和第三开关(S3)的阴极连接在一起，构成第一直流连接点 (PD1);第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)的阳极连接在一起，构成第二直流 连接点(PD2);第七开关(S7)、第八开关(S8)、第九开关(S9)和第十开关(S10)组成第二 电流源变流器(CSC2);第十开关(S10)的阴极与第七开关(S7)的阳极相连，构成第四交 流连接点(PA4);第九开关(S9)的阴极与第八开关(S8)的阳极相连，构成第五交流连接 点(PA5);第七开关(S7)和第八开关(S8)的阴极相连，构成第三直流连接点(PD3);第九 开关(S9)和第十开关(S10)的阳极相连，构成第四直流连接点(PD4);第十一开关(Sll)、 第十二开关(S12)、第十三开关(S13)和第十四开关(S14)组成第三电流源变流器(CSC3); 第十四开关(S14)的阴极与第十一开关(S11)的阳极相连，构成第六交流连接点(PA6);第 十三开关(S13)的阴极与第十二开关(S12)的阳极相连，构成第七交流连接点(PA7);第 十一开关(S11)和第十二开关(S12)的阴极相连，构成第五直流连接点(PD5);第十三开关 (S13)和第十四开关(S14)的阳极相连，构成第六直流连接点(PD6);第十五开关(S15)、第 十六开关(S16)、第十七开关(S17)和第十八开关(S18)组成第四电流源变流器(CSC4); 第十八开关(S18)的阴极与第十五开关(S15)的阳极相连，构成第八交流连接点(PA8)滞 十七开关(S17)的阴极与第十六开关(S16)的阳极相连，构成第九交流连接点(PA9);第 十五开关(S15)和第十六开关(S16)的阴极相连，构成第七直流连接点(PD7);第十七开关 (S17)和第十八开关(S18)的阳极相连，构成第八直流连接点(PD8);超导磁体(Lsc)的两 端分别与第一直流连接点(PD1)和第四直流连接点(PD4)相连；第二直流连接点(PD2)和 第七直流连接点(PD7)相连；第三直流连接点(PD3)与第六直流连接点(PD6)相连，第五直 流连接点(PD5)与第八直流连接点(PD8)相连；第十九开关(S19)的阳极与第三直流连接 点(PD3)相连，第十九开关(S19)的阴极与第四直流连接点(PD4)相连；第二十开关(S20) 的阳极与第五直流连接点(PD5)相连，第二十开关(S20)的阴极与第六直流连接点(PD6) 相连；第二十一开关(S21)的阳极与第七直流连接点(PD7)相连，第二十一开关(S21)的阴极与第八直流连接点(PD8)相连；第一滤波电感(LI)的一端和第一滤波电容(CI)的一端与第一交流连接点(PA1)相连，第一滤波电感(LI)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第一相连接点相连；第二滤波电感(L2)的一端和第二滤波电容(C2)的一端与第二交流连接点(PA2)相连，第二滤波电感(L2)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第二相连接点相连；第三滤波电感(L3)的一端和第三滤波电容(C3)的一端与第三交流连接点(PA3)相连，第三滤波电感(L3)的另一端与三相变压器(Trs)次边的第三相连接点相连；第一滤波电容(Cl)、第二滤波电容(C2)和第三滤波电容(C3)的另一端相互连接；三相变压器的原边与三相电网相连；第四滤波电容(C4)与第一单相变压器(Trl)的次边并联后其两端分别与第四交流连接点(PA4)和第五交流连接点(PA5)相连，第五滤波电容(C5)与第二单相变压器(Tr2)的次边并联后其两端分别与第六交流连接点(PA6)和第七交流连接点(PA7)相连，第六滤波电容(C6)与第三单相变压器(Tr3)的次边并联后其两端分别与第八交流连接点(PA8)和第九交流连接点(PA9)相连；第一单相变压器(Trl)原边的两端分别与电网第一相电源(Usl)的一端和第一相负载(Zl)的一端相连；第二单相变压器(Tr2)原边的两端分别与电网第二相电源(Us2)的一端和第二相负载(Z2)的一端相连；第三单相变压器(Tr3)原边的两端分别与电网第三相电源(Us3)的一端和第三相负载(Z3)的一端相连。所述第一开关(SI)……第二十一开关(S21)均为逆阻型开关，或者用逆导型开关串联一个二极管替代所述的逆阻型开关。4. 根据权利要求3所述的超导限流储能电路，其特征在于针对所述的超导限流储能电路的三种工作状态分别进行控制(l)所述的超导限流储能电路处于纯并联补偿状态，此时组成第二电流源变流器(CSC2)、第三电流源变流器(CSC3)和第四电流源变流器(CSC4)的所有开关第七开关(S7)……第十八开关(S18)均闭合，第十九开关(S19)、第二十开关(S20)和第二十一开关(S21)同时闭合，此时第一单相变压器(Trl)、第二单相变压器(Tr2)和第三单相变压器(Tr3)次边的电压均为开关的管压降，对负载端电压基本没有影响；此时第一电流源变流器(CSC1)通过向电网注入可控的电流，补偿负载所产生的谐波、无功功率以及负载有功功率的波动分量，从而减轻负载对电网电能质量的影响；同时第一电流源变流器(CSC1)还从电网吸收和释放有功功率，对超导磁体(Lsc)进行充放电，使超导磁体(Lsc)的电流保持在给定值附近；(2)所述的超导限流储能电路处于串并联同时补偿状态，此时第一电流源变流器(CSC1)的控制方法与对所述的超导限流储能电路处于纯并联补偿状态的方法相同；第十九开关(S19)、第二十开关(S20)和第二十一开关(S21)此时打开，第二电流源变流器(CSC2)、第三电流源变流器(CSC3)和第四电流源变流器(CSC4)通过电流控制，改变第四、五和六滤波电容(C4、C5和C6)上的电压，从而对电网的电压谐波、电压暂降等进行补偿，改善负载的供电电压质量；(3)所述的超导限流储能电路处于限流状态，此时第十九开关(S19)、第二十开关(S20)和第二十一开关(S21)打开，第二电流源变流器(CSC2)、第三电流源变流器(CSC3)和第四电流源变流器(CSC4)的所有开关闭合，第二电流源变流器(CSC2)、第三电流源变流器(CSC3)和第四电流源变流器(CSC4)等效为三个串联连接的单相不控整流电路，此时超导磁体(Lsc)被自动串入电网，实现了故障限流的功能；与此同时，第一电流源变流器(CSC1)工作在有源逆变状态，将限流过程中的给超导磁体(Lsc)的充电能量逆变回电网，以保护超导磁体(Lsc)不受过流冲击。5. —种超导限流储能电路，其特征在于所述的超导限流储能电路结构如下第一开关(Sl)、第二开关(S2)、第三开关(S3)、第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)组成第一电压源变流器(VSC1);第一开关(Sl)的发射极与第四开关(S4)的集电极相连，构成第一交流连接点(PA1);第二开关(S2)的发射极与第五开关(S5)的集电极相连，构成第二交流连接点(PA2);第三开关(S3)的发射极与第六开关(S6)的集电极相连，构成第三交流连接点(PA3);第一开关(Sl)、第二开关(S2)和第三开关(S3)的集电极连接在一起，构成第一直流连接点(PD1);第四开关(S4)、第五开关(S5)和第六开关(S6)的发射极连接在一起，构成第二直流连接点(PD2);直流连接电容(C)的两端分别与第一直流连接点(PD1)和第二直流连接点(PD2)相连；第七开关(S7)、第八开关(S8)、第一二极管(Dl)和第二二极管(D2)组成第一斩波器(CH1);...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文勇，肖立业，戴少涛，张志丰，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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