[发明专利]基于直流变压器的故障电流清除电路、方法及控制装置

说明书

本申请涉及一种基于直流变压器的故障电流清除电路，包括N个级联的子清除电路模块，任一子清除电路模块包括DAB直流变压器及半桥电路，DAB直流变压器用于将中压直流信号转换为低压直流信号，为低压直流配电网提供电能；半桥电路与DAB直流变压器并联连接，用于根据控制信号动作，以切断中压直流配电网与DAB直流变压器之间的故障回路，进而清除故障电流。上述故障电流清除电路中，在中压直流配电网发生瞬时短路故障时，通过控制半桥电路桥臂开关的通断，能够使DAB直流变压器内中压直流电容与故障点之间隔断，从而切断故障电流，同时使低压侧不发生停电。

技术领域

本申请涉及直流输配电技术领域，特别是涉及一种基于直流变压器的故障电流清除电路、方法及控制装置。

背景技术

随着中压交流配电网中电力电子设备的不断增多和直流技术从输电层面向配电层面的延伸，中压直流配电网逐渐受到了人们的关注。在中压直流配电网中，直流变压器是完成电能传输与电压变换的关键换流设备。

目前，利用基于DC/DC变换子模块的串、并联组合方式去构建合理的中压直流变压器是直流变压器拓扑发展领域的热点之一。如已有文献对基于双主动全桥(Dual-active-bridge，DAB)输入串联-输出并联的直流变压器控制及运行性能进行了详细的分析。当中压直流母线发生瞬时短路故障时，需要给所有子DAB直流变压器模块停电以清除故障电流，延长了停电时间，降低了电能质量，如何清除故障电流便成为影响DAB直流变压器及整个直流配电网进一步发展的关键。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于直流变压器的故障电流清除电路、方法及控制装置，解决现有DAB直流变压器因清除直流故障电流导致停电时间延长的问题。

本申请一方面提供了一种基于直流变压器的故障电流清除电路，用于连接在中压直流配电网与低压直流配电网之间，以清除中压直流配电网中的故障电流，所述清除电路包括第一预设数量级联的子清除电路模块，任一所述子清除电路模块包括DAB直流变压器及半桥电路，所述DAB直流变压器用于将中压直流信号转换为低压直流信号，为所述低压直流配电网提供电能；所述半桥电路与所述DAB直流变压器并联连接，用于根据控制信号动作，以切断所述中压直流配电网与所述DAB直流变压器之间的故障回路，进而清除故障电流。

于上述实施例中的故障电流清除电路中，通过设置半桥电路与DAB直流变压器并联连接，能够在中压直流配电网发生瞬时短路故障时，通过控制半桥电路桥臂开关的通断，使DAB直流变压器内中压直流电容与故障点之间隔断，从而切断故障电流，而中压直流电容存储的电能能够供给低压直流电网，使低压侧不发生停电，当瞬时故障电流清除之后，通过控制半桥电路桥臂开关进入稳态工作状态，能够使系统迅速恢复稳态工作状态，从而极大的减小停电损失，另一方面，通过将N个子清除电路模块级联(输入端串联，输出端并联)的方式，能够在相同数量的子清除电路模块情况下，使中压侧获得最大耐压值，同时使低压侧获得最大工作电流值。

在其中一个实施例中，所述半桥电路包括串联连接的第一可控开关单元及第二可控开关单元，所述第二可控开关单元的两端被设置为所述子清除电路模块的两个输入端；

所述半桥电路被配置为：

当检测到所述中压直流配电网出现故障电流时，闭锁所述第一可控开关单元，导通所述第二可控开关单元，以切断所述中压直流配电网与所述DAB直流变压器之间的故障回路。

在其中一个实施例中，所述第一预设数量为N，N为大于或等于1的正整数，任一所述子清除电路模块被配置为：

第一输入端与前一所述子清除电路模块的第二输入端连接，第二输入端与后一所述子清除电路模块的第一输入端连接，以使所有所述子清除电路模块在输入端串联连接，其中，第一所述子清除电路模块的第一输入端与所述中压直流配电网连接，第N所述子清除电路模块的第二输入端与所述中压直流配电网连接；