[发明专利]直流配电网接地旁路功能的耦合电感式双向直流限流器

权利要求书

1.一种直流配电网接地旁路功能的耦合电感式双向直流限流器，其特征在于：其步骤是：

S1、设计GBCIB-FCL的拓扑

GBCIB-FCL由主通流部分和限流部分组成，主通流部分由快速机械开关Brk_FCL和负荷转移开关串联组成，当系统发生短路故障时，通过投入限流部分实现的短路电流的转移，该部分由辅助支路、限流支路和旁路支路构成，辅助支路即并联IGBT固态开关S_FCL，限流支路利用电感通低频、阻高频及全控器件快速可控的特点，将直流故障电流转换变为高频交变电流，旁路支路由晶闸管阀组T_by和旁路电阻R_by串联构成，辅助支路、限流支路和旁路支路通过二极管桥实现GBCIB-FCL的双向功率交换；

S2、设计GBCIB-FCL拓扑的正常-预限流-限流-断开旁路四个工作状态

(1)直流线路正常运行时，Brk_FCL及LCS闭合导通，S_FCL关断，S_L1、S_L2关断；

(2)当GBCIB-FCL在预限流工作状态时，给S_FCL导通信号，同时给S_L1、S_L2交替导通信号，再断开Brk_FCL及LCS，GBCIB-FCL进入预限流工作状态，限流器内电流流经辅助支路；

(3)给S_FCL关断信号，S_L1、S_L2保持交替导通，触发T_by阀组，限流器内电流流经限流支路，流经分流电阻以及耦合电感；

(4)Brk_FCL断开，S_FCL关断，S_L1、S_L2关断，已触发的T_by阀组将旁路支路投入为直流电感提供泄能回路，GBCIB-FCL中电流主要流经旁路支路；

S3、建立GBCIB-FCL拓扑限流过程的模型

假设此时S_L1关断，S_L2导通，忽略限流部分中其他非线性器件，取关联参考方向，等效电路：

将式(1)整理成矩阵形式：

取状态变量x＝(i_L1 i_L2 i_L)^T，输入u＝U，列出状态方程：

其中：同理，当S_L1导通S_L2关断时可得相似结果；

S4、给出GBCIB-FCL的主要参数选择方法

需要设计的参数包括电感L₁和L₂、互感系数k以及交替信号频率f_sw，取自感L＝L₁＝L₂从50mH以25mH步进变化至150mH，并取互感系数k以0.1为间隔从0步进变化至1，得到限流部分单独工作时短路电流被限制的不同情况，取交替信号频率f_sw从1.5kHz至3.5kHz以0.25kHz步进变化时，得到的故障电流波形。