[发明专利]一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法，一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器，包括保护器模块，所述保护器模块包括推挽电路以及设置在推挽电路低压侧的稳压电容C1和设置在推挽电路高压侧的稳压电容C2，以及阴极对接的二极管D1和D3，以及阳极对接的二极管D2和D4，所述稳压电容C2正极连接至二极管D1阳极，稳压电容C2负极连接至二极管D2的阴极，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极连接作为保护器模块的第一连接端子A，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极连接作为保护器模块的第二连接端子B。本发明的限流保护器可用于四象限运行，不受电网潮流方向影响。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法。

背景技术

直流输电以及配电技术始于20世纪20年代，因为当时技术储备不足，在直流输电中，例如电压变换，潮流控制以及断路器等均难以实现，这在很大程度上制约着直流输电配电网的发展。如今，伴随着电力电子半导体器件与相关控制等技术的蓬勃发展，直流系统因具有相对于交流系统独特的先天优势，又一次被提及并越来越多的运用在新的输电以及配电系统的建设项目当中。然而，随着直流电压等级以及输电功率的提升，传统的电感型直流限流器因为需要的电感值大，功能单一，高度定制化以及成本昂贵等因素，已经不能够满足要求，从而给直流电网及配网带来了新的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法，采用主动式故障电流限流闭环控制技术，使得其无论在低压直流配电系统还是在中高压直流输电系统中都具有良好的电流限制性能，相信该技术在未来直流电网中有很好的运用前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器，包括保护器模块，所述保护器模块包括推挽电路以及设置在推挽电路低压侧的稳压电容C1和设置在推挽电路高压侧的稳压电容C2，以及阴极对接的二极管D1和D3，以及阳极对接的二极管D2和D4，所述稳压电容C1通过电感L分别与开关管Q5和开关管Q6的集电极连接，所述稳压电容C2正极连接至二极管D1阳极，稳压电容C2负极连接至二极管D2的阴极，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极连接作为保护器模块的第一连接端子A，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极连接作为保护器模块的第二连接端子B。

所述开关管Q5发射极连接至变压器低压侧第一抽头正极，开关管Q6的发射极连接至变压器低压侧第二抽头负极；变压器高压侧两端连入由四个开关管组成的主动式整流桥中，整流桥由两个开关管Q1和开关管Q2将发射极与集电极相串联，再与另外的两个相同方法串联的开关管Q3和开关管Q4组成并联形式；其中开关管Q1与开关管Q3的集电极相连，再与高压侧输出电容C2正极连接，开关管Q2和开关管Q4的发射极相连，再与高压侧输出电容C的负极连接。

保护器由多个结构相同的保护器支路连接而成，每个保护器支路包括多个串联的保护器模块，所有支路之间串联或者并联。

所述开关管为IGBT。

本发明还提供了一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器的工作方法，限流器并联在直流输电网极线的换流器两端，稳压电容C1并联有直流电源，包括升压过程，在升压过程中，直流电源为低压侧V1作为输入端，稳压电容C2为高压侧V2作为输出端，升压过程包括以下步骤：

步骤一，开关管Q5和Q6开通，此时高压输出端V2由稳压电容C2供电进而保持电压恒定，开关管Q1、Q2、Q3和Q4断开；

步骤二，开关管Q5开通，开关管Q6断开，此时开关管Q1和Q4开通，开关管Q2和Q3断开，能量经变压器，由低压端流入高压端；

步骤三，开关管Q6开通，Q1、Q2、Q3和Q4断开，此时高压输出端V2由稳压电容C2供电进而保持电压恒定；