[发明专利]一种电流双向高压直流输电网用故障电流控制器

说明书

本发明公开了一种电流双向高压直流输电网用故障电流控制器，包括连接在极线上的第一混合式单向开关电路和连接在中性线上的第二混合式单向开关电路，还包括连接在极线上的极线电抗器和高温超导，所述极线电抗器连接在高温超导与混合式单向开关电路之间；本发明可以实现电流双向的限控制流功能，具有完全对称的电路拓扑，不受电网潮流方向的影响。通过调节电力电子开关开通的占空比，可以实现限流电流双向连续设置，因此其具有宽范围的适应性，可适用于出自不同程度的短路状况。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种电流双向高压直流输电网用故障电流控制器。

背景技术

直流输电以及配电系统起始于上世纪20年代，因为以当时的技术储备，不足以实现直流电压变换，潮流控制以及故障断路限流等功能。这在很大程度上制约着直流输电电网的发展。如今，伴随着电力电子半导体器件与其相关控制等技术，高温超导材料，以及液态金属等新材料的蓬勃发展，直流系统因具有相对于交流系统独特的优势，又一次的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，传统接入限流电感或电阻因为需要的电感、电阻值大，制造困难，且功能单一，高度定制化，限流大小不可控等因素，已经不能满足现代直流电网的发展要求，从而给直流电网的故障电流控制带来了新的挑战与机遇。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种电流双向高压直流输电网用故障电流控制器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种电流双向高压直流输电网用故障电流控制器，包括连接在极线上的第一混合式单向开关电路和连接在中性线上的第二混合式单向开关电路，还包括连接在极线上的极线电抗器和高温超导，所述极线电抗器连接在高温超导与混合式单向开关电路之间；

还包括电力电子开关Q1、Q2、Q3和Q4，所述电力电子开关Q1与Q2的发射极对接，Q3与Q4的集电极对接后与Q1和Q2的发射极连接，其中，电力电子开关Q1的集电极连接第一混合式单向开关电路的一端，Q3的发射极连接第一混合式单向开关电路的另一端；电力电子开关Q2的集电极连接第二混合式单向开关电路的一端，Q4的发射极连接第二混合式单向开关电路的另一端。

混合式单向开关电路包括第一支路和第二支路，其中：第一支路包括机械开关以及与机械开关串联的辅助开关，第二支路包括旁路开关，且第一支路与第二支路并联。

所述旁路开关由若干个IGBT串联组成。

所述辅助开关采用机械开关、半导体IGBT或IGCT。

所述电力电子开关为串联IGBT模块。

所述高温超导采用高温超导材料。

极线电抗器为大数值电感，电感数值为100mH；所述高温超导材料可直接通过电流，温度或是磁场等方法作为高温超导材料失超媒介间接串入电网线路当中。

旁路开关串入的数目根据电压等级进行相应调整。

电力电子开关为IGBT组，IGBT组由若干个IGBT依次串联组成。

基于现有的高压直流故障电流限流器或控制器存在的问题，本发明提供一种可以应用在中高压直流输电网络的且具有主动限流控制功能的双向故障电流控制器，此种控制器拓扑结合电力电子控制技术与超导材料的特点，具有主动检测并抑制故障电流的优点，使得其在中高压直流输电系统中具有快速的反应以及良好的故障电流控制性能，相信该技术在未来直流输电网中有很好的运用前景；本发明所提出的拓扑，相比于其它直流限流器或短路电流控制器拓扑，本发明可以实现电流双向的限控制流功能，具有完全对称的电路拓扑，不受电网潮流方向的影响。通过调节电力电子开关开通的占空比，可以实现限流电流双向连续设置，因此其具有宽范围的适应性，可适用于出自不同程度的短路状况。

附图说明