[发明专利]强迫关断型桥式固态限流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种强迫关断型桥式固态限流器，主要用于电力系统的短路故障下限制短路电流，保护电力电子器件免受因短路电流引起的损坏。

背景技术

随着社会的不断发展，用电负荷迅速增加，同时用户对供电质量及其可靠性等也提出了越来越高的要求。为满足日益增长的电能需求，电力系统的规模越来越大(包括新建电网的增加和原有电网的改造、扩建)，其结构也越来越复杂。电网规模的不断扩大和结构的日益复杂化，一方面使短路电流水平不断提高，增加了系统设备容量如主变压器、断路器等的配置难度；另一方面增大了对系统短路故障的保护配合和处理的难度，给系统的安全、稳定和可靠运行造成严重隐患，成为电网改造、建设和发展的难以逾越的制约因索。

近年来电力电子技术以及大容量电力电子器的迅速发展和在实际系统中的应用，使基于电力电子器件开发短路限流器成为可能。基于电力电子器件开发的固态限流器在正常工作时，限流电抗器中通过直流电流、无压降、几乎无功耗；故障时，限流电抗器无延时自动投入；故障切除时，晶闸管在电流过零时关断，不会引起过电压和附加振荡；而且还可以通过晶闸管桥的逆变工作方式，可以预设短路电流的变化曲线，以满足电力系统继电保护的需要；可以实现无电流冲击的软自动重合闸等。具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种强迫关断型桥式固态限流器，以减少晶闸管失控时间、减少限流电抗，保护电力电子器件免受因短路电流引起的损坏。

为达上述目的，本发明有以下两种技术解决方案。

方案1

本发明的强迫关断型桥式固态限流器包括三相桥式整流电路、强迫关断电路和充电电路。

–三相桥式限流电路包括：由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路、由二个晶闸管顺极性串联组成的续流回路、限流电抗器以及三相耦合变压器，三相整流电路上桥臂的三个晶闸管共阴极连接，下桥臂的三个晶闸管共阳极连接，限流电抗器跨接在共阴极与共阳极之间，三相耦合变压器的一次绕组按相与受保护的负荷线路串联，二次侧各相绕组的一端接地，另一端和三相整流电路各相桥臂的中点连接，续流回路二个晶闸管的连接点接地，其中上桥臂晶闸管的阴极与三相整流电路上桥臂共阴极连接，下桥臂晶闸管的阳极与三相整流电路下桥臂共阳极连接；

–强迫关断电路包括：电容和放电晶闸管，放电晶闸管的阴极和三相整流电路上桥臂共阴极连接，阳极与电容的正极连接，电容负极和三相整流电路下桥臂共阳极连接；

–充电电路包括：充电电源和充电二极管，充电电源的输入端接工作电源，输出端和充电二极管阳极连接，充电二极管的阴极和强迫关断电路中电容的正极连接。

方案2

本发明的强迫关断型桥式固态限流器包括三相桥式整流电路、强迫关断电路和充电电路。

–三相桥式限流电路包括：由六个晶闸管组成的三相桥式整流电路、由二个二极管顺极性串联组成的续流回路、限流电抗器以及三相耦合变压器，三相整流电路上桥臂的三个晶闸管共阴极连接，下桥臂的三个晶闸管共阳极连接，限流电抗器跨接在共阴极与共阳极之间，三相耦合变压器的一次绕组按相与受保护的负荷线路串联，二次侧各相绕组的一端接地，另一端和三相整流电路各相桥臂的中点连接，续流回路二个二极管的连接点接地，其中二极管的阴极与三相整流电路上桥臂共阴极连接，下桥臂二极管的阳极与三相整流电路下桥臂共阳极连接；

–强迫关断电路包括：电容和放电晶闸管，放电晶闸管的阴极和三相整流电路上桥臂共阴极连接，阳极与电容的正极连接，电容负极和三相整流电路下桥臂共阳极连接；

–充电电路包括：充电电源和充电二极管，充电电源的输入端接工作电源，输出端和充电二极管阳极连接，充电二极管的阴极和强迫关断电路中电容的正极连接。

本发明的强迫型桥式固态限流器正常运行时强迫关断电路中的电容处于充电状态，一旦检测到保护对象故障，立刻控制限流电抗器的桥路停止工作，同时强迫关断回路中的放电晶闸管开通，使储能电容向限流电抗器的桥路放电，确保最后导通的晶闸管承受反压而强迫关断。本发明能有效减少三相桥式整流电路在故障切除时的失控时间，提高限流电抗器的响应速度，并在满足限流水平的条件下，减少所需直流限流电感量，妥善解决了限流电抗器的体积和成本问题。由于故障切除速度高，续流回路不需要考虑能量逆馈行为，续流回路的二个晶闸管可以采用全开通续流工作模式，或者直接采用二极管续流，降低晶闸管及其控制脉冲的数量。

附图说明

图1是方案1的强迫关断型桥式固态限流器的电路结构示意图。

图2是方案2的强迫关断型桥式固态限流器的电路结构示意图。

具体实施方式