[发明专利]一种基于IGBT的三相短路故障限流器

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统短路故障限流技术。属电力系统应用技术领域。

背景技术

随着电力系统容量和规模的不断扩大，输配电系统的短路电流不断提高，短路故障对电力系统和与其相连的电气设备的危害也越来越大，短路电流可能超过断路器的断开容量，采用短路故障限流器是提高电力系统运行可靠性的最好解决方案。在诸多的短路故障限流器方案中，基于电力电子开关技术用于柔性交流输电技术的短路故障限流器是未来的主流发展方向之一，如《电力系统自动化》2006年4月第30卷第7期公开的“基于IGCT的固态桥式短路故障限流器”。这种带旁路电感的桥式短路故障限流器，其半控桥开关器件均选用可控硅或集成门极换流晶闸管(IGCT)，其起主要限流作用的直流限流电抗器体积大，成本高，重量重。在电网发生短路时，其本身的控制方法与电力系统中固有的断路器继电保护配合复杂，驱动电路复杂，成本高，难以普及运用在电力系统中。

发明内容

本发明的目的是克服现有短路故障限流器的上述缺点，提供一种结构简单、成本低的基于IGBT的三相短路故障限流器。

实现本发明目的的基于IGBT的三相短路故障限流器由六个IGBT模块、三个电抗器、三个电容器及三个电流传感器构成；所述的六个IGBT模块中由三个IGBT模块构成上桥臂，另外三个IGBT模块构成下桥臂；所述上桥臂的三个IGBT模块的集电极分别为三相短路故障限流器的三个进线端子；上桥臂的三个IGBT模块的发射极和下桥臂的三个IGBT模块的集电极以及三个电抗器的一端分别对应连接构成IGBT开关桥臂的全桥电路的中点；下桥臂的三个IGBT模块的发射极连接在一起；三个电抗器的另一端各自分别与三个电容器的一端连接后分别穿过三个电流传感器后为三相短路故障限流器的三个出线端子；三个电容器的另一端连接在一起。

本三相短路故障限流器的工作原理如下：

三相短路故障限流器串接连接在三相电网中。

1、在电网正常运行时，上桥臂处于导通状态，下桥臂处于关断状态，短路故障限流器处于正常导通工作状态。

2、当电网发生短路故障时，电网中突然增加的电流被电流传感器感知，通过控制回路发出指令，调节上桥臂中三个IGBT模块的脉冲宽度，使其通过的电流不大于设定值；下桥臂中三个IGBT模块、电抗器、电容器构成续流回路。这时短路电流控制在设定范围内，达到电网限流的目的。

3、若电网故障消失，流过短路故障限流器中的电流减小，则短路故障限流器由脉宽调制状态逐渐恢复到正常导通的工作状态。

4、当电网长期故障，电网侧的三相短路继电保护动作，这时上桥臂中的三个IGBT模块和下桥臂中的三个IGBT模块都处于关断状态，短路故障限流器不工作。

本发明的主要优点是：

1、利用IGBT作开关器件，在电力系统中出现短路故障时，能快速识别，快速响应，在限流的同时，自动消除谐波，输出波形为正弦波。

2、续流回路中的电抗器，电感量小，成本低。

3、电路结构简单、响应速度快，运行稳定可靠。

4、应用范围宽，可应用于各种电压等级的电网中。

下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步详细说明。

附图说明

图1本基于IGBT的三相短路故障限流器的电路图

具体实施方式：

参见图1，本三相短路故障限流器由六个IGBT模块T1、T2、T3、T4、T5、T6；三个电抗器L1、L2、L3；三个电容器C1、C2、C3及三个电流传感器H1、H2、H3构成；所述的六个IGBT模块中由三个IGBT模块T1、T3、T5构成上桥臂，另外三个IGBT模块T2、T4、T6构成下桥臂；上桥臂的三个IGBT模块T1、T3、T5的集电极分别为三相短路故障限流器的进线端子A01、B01、C01；T1、T3、T5的发射极和下桥臂的三个IGBT模块T2、T4、T6的集电极以及三个电抗器L1、L2、L3的一端分别对应连接构成IGBT开关桥臂的全桥电路的中点U、V、W；下桥臂的三个IGBT模块T2、T4、T6的发射极连接在一起；L1、L2、L3的另一端各自分别与三个电容器C1、C2、C3的一端连接后分别穿过三个电流传感器H1、H2、H3后为三相短路故障限流器的三个出线端子A02、B02、C02；C1、C2、C3的另一端连接在一起。

本实施例三相短路故障限流器串联连接在需要短路限流的电网中。

1、在电网正常运行时，上桥臂中T1、T3、T5处于导通状态，下桥臂中T2、T4、T6处于关断状态，三相短路故障限流器处于正常导通工作状态。