[发明专利]一种限流储能电路有源阻尼的限流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种限流储能电路的控制方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，社会对电力需求不断增加，带动了电力系统的不断发展，单 机和发电厂容量、变电所容量、城市和中心负荷不断增加，就使得电力系统之间互联，各级 电网中的短路电流水平不断提高，短路故障对电力系统及其相连的电气设备的破坏性也越来 越大。而且，在对电能需求量日益增长的同时，人们对电能质量、供电可靠性和安全性等也 提出了更高的要求。然而，大电网的暂态稳定性问题比较突出，其中最重要的原因之一是由 于常规电力技术缺乏行之有效的短路故障限流技术。目前，世界上广泛采用断路器对短路电 流全额开断，由于短路电流水平与系统的容量直接相关，在断路器的额定开断电流水平一定 的情况下，采用全额开断短路电流将会限制电力系统容量的增长，并且断路器价格随着其额 定开断电流的增加而迅速上升。随着电网容量和规模的扩大，这一问题将变得更加严重。

与此同时，随着信息技术和微电子技术日益广泛地渗透到工业和人们生活的各个领域， 进而对电能质量和供电可靠性提出了越来越高的要求，常规电力技术已经难以适应人们的这 种要求。

同时实现负载端部电压保护和故障限流，实现一机两用是现代配电网电力电子技术发 展的一个重要方向，采用电压型变流器，通过滤波电感、滤波电容和隔离变压器串入配电网， 如附图1所示，并通过改变滤波电容器的电压来限制电网的电流是目前主流的控制方法。文 献1，如附图2所示(图中U_s为系统电压，L_s为系统电感，R_s为系统电阻，L为线路电感，， R为线路电阻，L′为虚拟电感)(Yun Wei Li；Mahinda Vilathgamuwa，D.；Poh Chiang Loh； Blaabjerg，F，″A Dual-Functional Medium Voltage Level DVR to Limit Downstream Fault Currents″，IEEE trans on power electronics，July，2007，22(4)：1330-1340.)采用 虚拟电感的控制方法，通过控制滤波电容上的电压，使之在相位上超前负载电流90度，从 而等效为一个限流电感串入电网，进而实现故障限流的功能；文献2，如附图2所示(图中U_s为系统电压，L_s为系统电感，R_s为系统电阻，L为线路电感，，R为线路电阻，R′为虚拟电 感)(Woo-Cheol Lee；Taeck-Kie Lee；Chang-Su Ma；Dong-Seok Hyun；″A fault protection scheme for series active compensator，IEEE 33rd Annual Power Electronics Specialists Conference，23-27 June 2002，3：1217-1222.)采用虚拟电阻的控制方法，通过控制滤 波电容上的电压，使之在相位上与负载电流相同，从而等效为一个限流电阻串入电网，进而 实现故障限流的功能；文献3，如附图2所示(图中U_s为系统电压，L_s为系统电感，R_s为 系统电阻，L为线路电感，R为线路电阻，U_i为逆变器输出电压)(Axente，Turie；Basu， Malabika；Conlon，Michael F.；Gaughan，Kevin；″Protection of DVR against Short Circuit Faults at the Load Side″，The 3rd IET International Conference on Power Electronics，Machines and Driyes，Mar，2006，627-631″)采用加压限流的方法，通过 加入一个与电网电压相位相反的电压，从源头上限制负载电流的来源。以上三种方法都 是基于电压型变流器来实现的，并需要用闭环控制。电容电压的状态方程如下：