[实用新型]基于单个IGBT的双向桥式开关短路故障限流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于单个IGBT双向桥式开关的短路故障限流器，属于电源技术领域。

背景技术

在电力系统中，由于电网短路是常见的一种故障，造成的危害非常巨大，如何将电网短路电流限制在一个合理的范围之内，成为当前电力网络设计的一个重要任务。最新采用的方法是在敏感位置加装故障电流限流器。故障电流限流器，从原理上讲，可以采用各种不同的器件和拓扑结构。例如有，串联L-C谐振式故障限流器，双IGBT开关的串联故障限流器，饱和变压器耦合型故障限流器以及含自关断器件的桥式故障限流器等。不同的器件和结构决定了他们有不同的应用和特点。

由此可见，设计一个合理的短路故障限流器至关重要。最常用的结构为串联型限流器，而目前限流桥中的开关大多是单向的，且对电流上升速度控制不是很好，有些是双向开关短路限流器，但是采用的是双IGBT管结构，其控制电路和策略比较复杂，且电路在IGBT通断切换时，支路电流的毛刺较大。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型提出一种基于单个IGBT的双向桥式开关短路故障限流器，在实现双向开关的同时，可以较好的改善支路电流毛刺的现象。

本实用新型所采用的技术方案如下：

基于单个IGBT的双向桥式开关短路故障限流器，包括交流电源、双向桥式开关限流器和负载，双向桥式开关限流器包括压敏电阻ZnO、电阻R₂、电感L₂和H桥式双向限流开关，其中，电阻R₂和电感L₂串联后，与压敏电阻ZnO和H桥式双向限流开关形成并联结构，该并联结构的一端与交流电源的一端连接，并联结构的另一端与负载相连接；所述H桥式双向限流开关包括二极管D、二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、IGBT管K、电容C和电感L₁；其中，二极管D₁的正极与二极管D₃的负极连接到交流电源的一端，二极管D₁的负极与二极管D₂的负极共同接到IGBT管K的集电极，电容C与IGBT管K并联，IGBT管K的发射极与二极管D的负极相连，二极管D的正极接到二极管D₃与二极管D₄的正极，电感L₁与二极管D并联，二极管D₂的正极与二极管D₄的负极连接到负载。

进一步地，所述IGBT管K的门极加入PWM脉冲信号。

本实用新型提供的短路故障限流器，是采用单个IGBT来实现双向开关。通过在IGBT上并联一个电容，可以较好的改善支路电流毛刺的现象，且在IGBT下方串入一个电感可以抑制电流上升速度，并且在IGBT的门极加入PWM脉冲，可以通过改变PWM脉冲的占空比来改变限流效果。本实用新型的硬件电路结构简单，具有高性价比和高可靠性，能广泛应用和满足目前电力市场的需求。

附图表说明

图1是本实用新型的限流器主电路；

图2是占空比和电流分流比之间的关系；

图3是不同占空比下各支路电流的波形，(a)、(b)、(c)图分别取占空比20％、40％、60％；

图4是桥外支路的阻抗角示意图；

图5是实用新型的光耦隔离和全桥驱动电路图；

图6(a)为纯电阻负载时的电压电流波形，(b)为感性负载的电压电流波形；

图7(a)为纯电阻负载时，电压波形谐波分布，(b)为感性负载时，电压波形的谐波分量分布；

图8(a)为纯电阻负载时，电流的谐波分布，(b)为感性负载时，电流波形的谐波分量分布。

具体实施方式

下面结合附图表和实例对本实用新型作进一步说明。