[发明专利]一种HVDC直流限流器拓扑

说明书

技术领域

本发明涉及一种输配电技术领域的装置，具体讲涉及一种HVDC直流限流器拓扑。

背景技术

高压直流输电以其技术上和经济上的独特优势，在远距离、大容量输电中得到了广泛的应用。但现有的高压直流输电采用无自关断能力的晶闸管作为换流元件，需借助一定强度的交流系统实现换相，这就使得直流连接弱交流系统或交流系统出现故障时极易引起直流系统换相失败。

影响换相失败的因素包括：直流电流I_dL、越前触发角β、换流母线线电压U_L、换流变压器变比k和换相电抗X_C等，以上因素均会影响逆变器的关断角，从而影响换相。例如，当系统发生某种故障或传输功率增大而使直流电流I_dL增大时，流过换流阀的电流将增大，这将延长流过关断阀的电流变为零的时间，使得换相角μ增大，关断角γ减小，系统容易发生换相失败。

因此，需要提供一种能够在故障时动作限制直流电流，缩短换相时间，降低直流输电换相失败概率的直流限流器。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种HVDC直流限流器拓扑。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种HVDC直流限流器拓扑，其改进之处在于：所述直流限流器包括并联的IGBT串，在所述IGBT串的中间位置连接反向并联的电抗器二极管组以形成桥式结构；

所述桥式结构与旁路开关并联。

进一步的,所述IGBT串的个数为2N。

进一步的,两串所述IGBT串的中点用所述电抗器二极管组连接构成所述桥式结构。

进一步的,所述电抗器二极管组包括两组串联的电抗器和二极管，两组所述串联电抗器和二极管反向并联；

一组所述串联的电抗器和二极管与另一组所述串联的电抗器和二极管的一端通过电抗器与电抗器连接，另一端通过二极管与二极管连接。

进一步的,所述直流限流器安装于直流输电系统的逆变站直流出口处。

进一步的,所述直流输电系统正常运行时，电流通过所述旁路开关流通。

进一步的,所述直流输电系统故障时，电流由所述旁路开关切换到桥式结构中，在两种流通路径中不断切换直至故障结束。

进一步的,所述流通路径中的第一种路径为：触发导通所述IGBT串的第一IGBT串流入侧的IGBT和第二IGBT串流出侧的IGBT，形成“第一IGBT串流入侧的IGBT-串联的电抗器和二极管-第二IGBT串流出侧的IGBT”的电流流通路径。

进一步的,所述流通路径中的第二种路径为：触发导通所述IGBT串的第二IGBT串流入侧的IGBT和第一IGBT串流出侧的IGBT，形成“第二IGBT串流入侧的IGBT-串联的电抗器和二极管-第一IGBT串流出侧的IGBT”的电流流通路径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的直流限流器应用于传统高压直流输电中，安装于逆变站直流出口处，在系统正常工作时旁路，在系统故障时投入运行，通过在两种电流流通路径间按一定频率不断切换，限制直流电流上升，可有效缩短流过关断阀的电流变为零的时间，降低传统直流输电换相失败的概率。

2、通过在现有的直流输电系统的逆变站直流出口处安装本发明提供的直流限流器，无需对线路本身做改动，在不增加额外负担的情况下即可达到缩短流过关断阀的电流变为零的时间，降低传统直流输电换相失败的概率的效果。

3、本发明提供的直流限流器拓扑根据电感通低频阻高频的特性，利用全控开关将直流电流转变为交变电流，最终达到电感限制直流的目的，限流器在其工作过程中不额外消耗有功功率。

4、本发明提供的直流限流器应用于传统高压直流输电中，安装于逆变站直流出口处，在系统正常工作时旁路，在系统故障时投入运行用于限制直流电流上升，相比于传统直流输电中低压限流控制(Voltage Dependent Current Order Limiter,VDCOL)动作响应更迅速，可以更快的限制电流上升的速度及幅值，为直流控制系统快速动作提供了更加充裕的时间，便于换相成功。

附图说明

图1为本实施例中直流限流器的拓扑结构图；

图2为本实施例中直流限流器旁路时电流流通路径示意图；

图3为本实施例中故障时直流限流器投入运行电流流通路径1示意图；

图4为本实施例中故障时直流限流器投入运行电流流通路径2示意图；

图5为本实施例中直流限流器应用场景示意图。

具体实施方式