[发明专利]适用于自清除MMC型直流配网的直流故障限流器及控制方法

权利要求书

1.一种适用于自清除MMC型直流配网的直流故障限流器，其特征在于，该限流器包括H桥电路、直流电抗器与限流电阻、主断路器以及直流线路；其中，由N个二极管串联构成桥臂一至桥臂四，所述桥臂一和所述桥臂二串联，所述桥臂三和所述桥臂四串联；所述桥臂一和所述桥臂二构成的串联支路与所述桥臂三和所述桥臂四构成的串联支路再并联构成所述H桥电路；并联的所述直流电抗器与所述直流电阻再与所述主断路器构成串联电路，所述串联电路两端分别连接到所述桥臂一、所述桥臂三的公共连接点和所述桥臂二、所述桥臂四的公共连接点上；

所述主断路器具体包括并联的IGBT串、由快速机械开关和负载开关串联而成的负载支路以及避雷器；所述直流线路分别与所述桥臂一、所述桥臂二的公共连接点以及所述桥臂三、所述桥臂四的公共连接点相连。

2.如权利要求1所述的一种适用于自清除MMC型直流配网的直流故障限流器，其特征在于，一定数量的所述限流器配置于基于自清除MMC换流站的直流线路终端。

3.利用如权利要求1至2任一权利要求所述的一种适用于自清除MMC型直流配网的直流故障限流器的直流故障控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤

步骤1、正常运行状态下，桥臂一和桥臂四导通，主断路器中的IGBT串闭锁、快速机械开关闭合、负荷支路导通，直流线路电流i_dc流经桥臂一、直流电抗器、负荷支路和桥臂四，限流电阻被直流电抗器旁路，桥臂二和桥臂三关断；

步骤2、当检测到直流故障时，主断路器中的IGBT立即导通，在快速机械开关上施加导通信号，闭锁负载支路中的IGBT，实现了将故障电流从负载支路换流到主断路器，为耗散故障能量做好准备；然后，在故障电流电路中施加反极性电容电压，故障电流给电容器充电，故障电流迅速衰减，当故障电流为零时，二极管的反向箝位效应使故障电流箝位在零值，实现故障电流的快速清除；

步骤3、进入故障点被隔离状态后，直流电抗器的续电流产生反向电压，使得桥臂二和桥臂四导通，直流电抗器产生的续电流仅在桥臂二和桥臂四内部流动，待完成限制故障电流后，直流电抗器从故障电路中被旁路；

步骤4、恢复限流器给整个直流配电网供电：首先关断主断路器的IGBT，i_L迅速降低，恢复过程如下：

(1)当主断路器IGBT断开后，当i_dci_L/2时，i_dc直接流经桥臂三和桥臂四；

(2)i_L持续下降，i_dc迅速上升，当i_dc≥i_L/2且i_L/2I_dcN时，桥臂三不再导通，i_L只能流经桥臂二和桥臂四；在这种情况下，限流器的恢复过程对直流系统的影响仍然较小；

(3)当i_L＝I_dcN时，给负荷支路电流转换环节的IGBT加导通信号，闭合快速机械开关，关断主断路器的IGBT，至此直流故障限流器完全恢复，为下一次故障做准备；

其中，I_dcN是直流线路的额定电流，i_L是流过直流电抗器的电流，I_dc是流经直流线路的电流。