[实用新型]一种直流故障限流器

说明书

本实用新型涉及一种直流故障限流器，包括若干相互并联的限流支路、控制器及设置于输出端上的电流测量传感器，每个限流支路分别设置有固态开关及与固态开关串联的限流电阻，各限流支路的限流电阻阻值不同，控制器通信连接电流测量传感器、并连接控制每个限流支路的固态开关。本实用新型可装设于DC电源或换流器的直流侧，通过设置多个限流电阻阻值不同的限流支路，可根据输出电流变化切换导通各限流支路，使输出电流始终保持在设定的电流范围内，既能防止故障发生时电流上升至过高，又能为下游持续提供低幅值的故障电流，发生故障时无需切断整个DC网络供电，切除故障后限流器自动解除限流状态，恢复DC电网其他负载的正常供电，可减少损失。

技术领域

本实用新型涉及直流配电技术领域，特别是一种直流故障限流器。

背景技术

一种低压直流(DC)配电网可使用的故障限流器(fault current limiter简称FCL)。直流配电网系统可以连接多个电源、储能电池以及负载，并且可以脱离电网独立运行，可以为新能源设备的应用提供更加高效兼容的平台。然而，直流系统的保护仍存在技术难题，其主要困难在于直流故障呈现不同的故障特性。交流电网、光伏、风机等电源通常需要通过换流器并入DC网络，而在换流器的DC侧一般会有一个较大的滤波电容。附图1给出了一个典型的AC-DC换流器结构，当DC短路故障发生时，电容会在R、L、C路径中进行放电，此时电流迅速升高，而电容电压快速下降；当电压降至二极管导通电压时，故障电流路径会切换为R、L、二极管，此时较大的故障电流可能会直接烧毁二极管。另外，假如DC电源为一个电池，那么短路故障也会造成电流急速升高。无论哪种原因，过大的故障电流都是应当避免的。

虽然可以在故障发生时，检测到过大电流，直接闭锁换流器或切断电池，但这样会导致整个DC网络失去供电。亟需一种更佳的处理方式，即：在电池或换流器的直流侧加装一个故障限流器，既能防止故障发生时电流上升至过高，又能为下游持续提供低幅值的故障电流，下游其他的继电器跳闸切断故障以后，限流器自动解除限流状态，恢复DC电网其他负载的正常供电。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种使输出电流能始终保持在设定的电流范围内，既能防止故障发生时电流上升至过高，又能为下游持续提供低幅值的故障电流，发生故障时无需切断整个DC网络的供电，可减少损失的直流故障限流器。

本实用新型采用如下技术方案：

一种直流故障限流器，包括有至少两个相互并联的限流支路及控制器，若干个限流支路并联后两端分别引出输入端和输出端，并在输出端上设置电流测量传感器，每个限流支路分别设置有用于控制该限流支路导通或断开的固态开关及与固态开关串联的限流电阻，限流电阻阻值大于等于零，且各限流支路的限流电阻阻值不同，控制器通信连接电流测量传感器、并连接控制每个限流支路的固态开关，控制器输出端输出电流大小切换导通各限流支路，以使输出电流保持在设定的电流范围。

进一步地，所述限流电阻阻值最大的限流支路的限流电阻阻值设置为保证在该限流支路导通时、输出端输出电流始终小于等于设定的电流范围的最大电流值。

进一步地，所述限流电阻阻值最小的限流支路的限流电阻阻值设置为保证在该限流支路导通时、输出端输出电流始终大于等于设定的电流范围的最小电流值。

进一步地，所述设定的电流范围为1倍～1.2倍的额定电流。

进一步地，所述直流故障限流器还设置有温度传感器，温度传感器与控制器通信连接。

进一步地，所述固态开关采用IGBT或Power MOSFET。

进一步地，所述电流测量传感器采用霍尔电流传感器。

进一步地，所述直流故障限流器包括有六个相互并联的限流支路，其中一个限流支路仅设置固态开关，等效为该限流支路的限流电阻阻值为零，另外五个支路分别串联有限流电阻，阻值分别为1/6倍、2/6倍、3/6倍、4/6倍、5/6倍的额定电阻。