[发明专利]具有可变旁路阻抗的超导故障电流限制器

权利要求书

1.一种超导故障电流限制器，包括：

超导元件，所述超导元件被配置成至少部分以电阻或电感方式限制通过其中的故障电流；以及

与所述超导元件并联电耦合的至少一个可变阻抗旁路，所述至少一个可变阻抗旁路被配置成在所述超导元件的超导状态期间呈现第一阻抗，在所述超导元件从正常电阻状态恢复变换到所述超导状态期间呈现第二阻抗，所述超导元件响应于故障电流从所述超导状态变换到所述正常电阻状态，响应于这种变换，所述至少一个可变阻抗旁路从所述第一阻抗变换到所述第二阻抗，所述至少一个可变阻抗旁路的所述第二阻抗是比所述第一阻抗更低的阻抗，所述至少一个可变阻抗旁路从所述第一阻抗变换到所述第二阻抗有助于电流在所述超导元件从正常电阻状态恢复变换到所述超导状态期间流经所述至少一个可变阻抗旁路，由此有助于所述超导元件在负载下恢复。

2.根据权利要求1所述的超导故障电流限制器，其中所述至少一个可变阻抗旁路响应于所述超导元件至少部分从受限故障电流恢复而随后从所述第二阻抗变换到所述第一阻抗，所述至少部分恢复包括在所述超导元件从正常电阻状态变换回到超导状态期间达到流经所述超导元件的阈值电流。

3.根据权利要求1所述的超导故障电流限制器，其中所述至少一个可变阻抗旁路包括至少一个被配置成至少部分围绕至少一个铁芯的可变阻抗旁路，并且其中所述至少一个可变阻抗旁路线圈和所述至少一个铁芯共轴对准并且能够相对于彼此运动，从而有助于改变通过所述至少一个可变阻抗旁路线圈的阻抗，所述超导故障电流限制器还包括控制器，用于控制所述至少一个铁芯相对于所述至少一个可变阻抗旁路线圈的位置，从而有助于所述至少一个可变阻抗旁路的阻抗在所述第一阻抗和所述第二阻抗之间变换。

4.根据权利要求3所述的超导故障电流限制器，其中所述至少一个可变阻抗旁路包括多个被配置成至少部分围绕多个铁芯的可变阻抗旁路线圈，每个可变阻抗旁路线圈被配置成至少部分围绕所述多个铁芯中的相应铁芯，并且其中所述控制器控制每个铁芯相对于其相应的可变阻抗旁路线圈的位置，从而有助于所述至少一个可变阻抗旁路的阻抗在所述第一阻抗和所述第二阻抗之间变换。

5.根据权利要求1所述的超导故障电流限制器，其中所述至少一个可变阻抗旁路包括至少一个可变阻抗旁路线圈，所述可变阻抗旁路线圈至少部分围绕至少一个可饱和铁芯，其中随着所述至少一个可饱和铁芯的饱和，通过所述至少一个可变阻抗旁路线圈的阻抗从所述第一阻抗变换到所述第二阻抗。

6.根据权利要求5所述的超导故障电流限制器，其中每个可变阻抗旁路线圈至少部分围绕多个可饱和铁芯。

7.根据权利要求5所述的超导故障电流限制器，还包括与所述超导元件和所述至少一个可变阻抗旁路并联电耦合的固定阻抗，所述固定阻抗确保与所述超导元件并联的最低阻抗。

8.根据权利要求5所述的超导故障电流限制器，还包括与所述超导元件并联电耦合的多个串联连接可变阻抗旁路，所述多个串联连接可变阻抗旁路中的每个可变阻抗旁路包括至少部分围绕相应可饱和铁芯的可变阻抗旁路线圈。

9.根据权利要求8所述的超导故障电流限制器，其中所述多个串联连接可变阻抗旁路中的每个可变阻抗旁路还包括与所述可变阻抗旁路线圈并联的相应固定阻抗，其中所述多个串联连接可变阻抗旁路中的至少两个可饱和铁芯包括不同的饱和特性。

10.根据权利要求5所述的超导故障电流限制器，还包括饱和控制器，用于主动控制至少部分由所述至少一个可变阻抗旁路线圈围绕的所述至少一个可饱和铁芯的饱和，从而有助于所述至少一个可变阻抗旁路从所述第一阻抗变换到所述第二阻抗。

11.根据权利要求10所述的超导故障电流限制器，其中所述饱和控制器包括DC饱和控制器、AC饱和控制器或频率饱和控制器中的一个。

12.根据权利要求10所述的超导故障电流限制器，其中所述饱和控制器包括永磁体或饱和线圈中的一个，所述永磁体被设置成选择性地磁耦合到所述至少一个可饱和铁芯，以控制所述至少一个可饱和铁芯的饱和，所述饱和线圈被设置成在电流流经其中时磁耦合到所述至少一个可饱和铁芯，以控制所述至少一个可饱和铁芯的饱和，由此有助于所述至少一个可变阻抗旁路从所述第一阻抗变换到所述第二阻抗。