[发明专利]一种二次换相式直流限流器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种二次换相式直流限流器及其控制方法，二次换相式直流限流器包括通流支路、限流支路和预充电支路，通流支路，用于实现直流线路稳态电流的导通，并将故障电流转移至限流支路，限流支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路；预充电支路，用于对限流支路中的换相电容进行在线充电，并对换相电容的充电电压进行控制，二次换相式直流限流器结构简单，采用低成本的半控型器件，损耗小，经济性好，造价低，且占地面积小；本发明提供的二次换相式直流限流器的控制方法分为二次换相式直流限流器所在的直流线路正常状态和故障状态两种状态对二次换相式直流限流器实现控制，控制方式简单，可控性强。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种二次换相式直流限流器及其控制方法。

背景技术

高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)由于其技术和经济上的独特优势，在我国远距离大容量输电和大区联网中得到了广泛应用。高压直流输电不仅具有电网稳定、可靠等诸多特性，同时也为分布式能源的大规模接入提供了便利。但由于不能在系统故障时采取很好的应对措施，限制了直流电网的发展。其中主要技术难点在于高压大容量的直流限流器技术尚不成熟。因此，研究一种能够在直流系统故障时限制直流电流快速上升，减轻直流系统中各级设备压力的装置，已经成为国内外研究的热点。

从近20年的发展来看，可以将直流限流器分为两大类，主要是超导型的直流限流器和基于电力电子的直流限流器。由于超导型的直流限流器造价高昂，因此在相当长的时间内还不具备大规模应用潜力。而近年来由于电力电子器件的普及，基于电力电子的直流限流器被广泛研究和推广，主要集中在固态直流限流器和混合式直流限流器。固态直流限流器在电网系统正常运行时通过IGBT向用电端供电，然而IGBT的通态管压降较大，导致固态直流限流器的损耗大，经济性差。混合式直流限流器采用快速机械开关导通正常运行电流，电力电子开关分断故障电流，在保证分断容量和动作速度的前提下降低通态损耗，具有良好的研究与应用前景。缺点是关断电流取决于电力电子支路中器件数量，需要大量的电力电子器件，从而造成高压直流限流器造价昂贵且占地面积大。

发明内容

为了克服上述现有技术中固态直流限流器的损耗大且经济性差以及混合式直流限流器造价昂贵且占地面积大不足，本发明提供一种二次换相式直流限流器及其控制方法，二次换相式直流限流器包括通流支路、限流支路和预充电支路，通流支路，用于在直流线路正常状态下实现直流线路稳态电流的导通，并在直流线路故障状态下将故障电流转移至限流支路，限流支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路；预充电支路，用于对限流支路中的换相电容进行在线充电，并对换相电容的充电电压进行控制，分为二次换相式直流限流器所在的直流线路正常状态和故障状态两种状态对二次换相式直流限流器实现控制，二次换相式直流限流器结构简单，损耗小，且占地面积小。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种二次换相式直流限流器，包括：

通流支路，用于在直流线路正常状态下实现直流线路稳态电流的导通，并在直流线路故障状态下将故障电流转移至限流支路；

限流支路，用于承载通流支路转移的故障电流，并使限流支路中的限流电感接入直流线路；

预充电支路，用于对限流支路中的换相电容进行在线充电，并对换相电容的充电电压进行控制。

所述通流支路包括快速隔离开关和与快速隔离开关串联的转换模块；

所述转换模块包括N个IGBT单元，N个IGBT单元以串联、并联或串并联结合方式组合；

所述IGBT单元包括IGBT和与IGBT反并联的二极管。

所述限流支路与通流支路并联，形成公共点A和公共点B；