[发明专利]一种直流配电网的故障电流控制器及控制方法

权利要求书

1.一种直流配电网的故障电流控制器，其特征在于：所述的故障电流控制器包括滤波回路(1)、串联变换器回路(2)、并联变换器回路(3)；所述滤波回路(1)包括第一电感(L1)、第一电容器(C1)、第二电感(L2)；所述串联变换器回路(2)包括第二电容器(C2)、第一避雷器(Z)、第一电力电子开关器件(S1)、第二电力电子开关器件(S2)、第三电力电子开关器件(S3)和第四电力电子开关器件(S4)；所述并联变换器回路(3)包括第三电容器(C3)和第一DC/DC电路(11)；串联变换器回路(2)串联接入直流配电线路的第四连接点(4)和直流配电线路的第五连接点(5)之间；

第一电感(L1)的第一引出端子、第三电容器(C3)的第一引出端子和第一DC/DC电路(11)的第一引出端子在第四连接点(4)连接；第一电容器(C1)的第二引出端子和第四电力电子开关器件(S4)的第一引出端子在直流配电线路第五连接点(5)连接；第一DC/DC电路(11)的第二引出端子和第三电容器(C3)的第二引出端子在第六连接点(6)连接；第一DC/DC电路(11)的第三引出端子、第二电容器(C2)的第一引出端子、第一避雷器(Z)的第一引出端子、第一电力电子开关器件(S1)的第一引出端子和第二电力电子开关器件(S2)的第一引出端子在第七连接点(7)连接；第一DC/DC电路(11)的第四引出端子、第二电容器(C2)的第二引出端子、第一避雷器(Z)的第二引出端子、第三电力电子开关器件(S3)的第二引出端子和第四电力电子开关器件(S4)的第二引出端子在第八连接点(8)连接；第一电力电子开关器件(S1)的第二引出端子、第三电力电子开关器件(S3)的第一引出端子和第二电感(L2)的第一引出端子在第九连接点(9)连接；第二电感(L2)的第二引出端子、第一电感(L1)的第二引出端子和第一电容器(C1)的第一引出端子在第十连接点(10)连接。

2.一种利用权利要求1所述的直流配电网的故障电流控制器进行故障电流控制方法，其特征在于实现如下：

(1)在直流配电网带负荷稳态运行下，并联变换器回路(3)的输入侧并联接入到直流配电网中，通过电压环控制稳定第二电容器(C2)的电压，第二电容器(C2)稳态电压大于直流配电线路电压；

(2)串联变换器回路(2)和滤波回路(1)通过检测第五连接点(5)和第四连接点(4)之间电压差值，将第五连接点(5)和第四连接点(4)之间电压差值作为控制目标，通过改变第四连接点(4)和第五连接点(5)之间电压，维持第四连接点(4)或第五连接点(5)的直流电压稳定；

(3)串联变换器回路(2)和滤波回路(1)通过输出反向交流电压，补偿第四连接点(4)或第五连接点(5)的低频纹波电压；

(4)当直流配电网电流从第四连接点(4)流入第五连接点(5)时，检测到直流配电网出现短路故障，封锁第一DC/DC电路(11)的所有开关器件脉冲，同时封锁第一电力电子开关器件(S1)、第二电力电子开关器件(S2)、第三电力电子开关器件(S3)和第四电力电子开关器件(S4)脉冲，故障电流经第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管、第二电容器(C2)和第四电力电子开关器件(S4)的反并联二极管流入到第五连接点(5)，由于第二电容器(C2)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，实现直流配电网故障电流阻断，当第二电容器(C2)电压升高到阈值，第一避雷器(Z)开始动作，吸收故障能量；

(5)当直流配电网电流从第五连接点(5)流入第四连接点(4)时，检测到直流配电网出现短路故障，封锁第一DC/DC电路(11)的所有开关器件脉冲，同时封锁第一电力电子开关器件(S1)、第二电力电子开关器件(S2)、第三电力电子开关器件(S3)和第四电力电子开关器件(S4)脉冲，故障电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第二电容器(C2)、第三电力电子开关器件(S3)的反并联二极管、第一电感(L1)和第二电感(L2)流入到第四连接点(4)，由于第二电容器(C2)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，实现直流配电网的故障电流阻断，当第二电容器(C2)电压升高到阈值，第一避雷器(Z)开始动作，吸收故障能量；

(6)当直流配电网电流从第四连接点(4)流入第五连接点(5)时，检测到直流配电网出现短路故障，封锁串联变换器回路(2)、并联变换器回路(3)的所有脉冲信号，故障电流经第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电力电子开关器件(S1)反并联二极管、第二电容器(C2)和第四电力电子开关器件(S4)的反并联二极管流入到第五连接点(5)，由于第二电容器(C2)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，当故障电流下降到恢复阈值时，闭合第二电力电子开关器件(S2)，如果此时故障已经消除，故障电流恢复至额定负荷状态，完成瞬时故障穿越；如果此时故障依然存在，故障电流继续升高，当再次达到故障电流动作阈值时，封锁第二电力电子开关器(S2)脉冲信号，故障电流下降至零，完成故障电流的最后阻断；

(7)当直流配电网电流从第五连接点(5)流入第四连接点(4)时，检测到直流配电网出现短路故障，封锁串联变换器回路(2)、并联变换器回路(3)的所有脉冲信号，故障电流经第二电力电子开关器件(S2)反并联二极管、第二电容器(C2)、第三电力电子开关器件(S3)的反并联二极管、第一电感(L1)和第二电感(L2)流入到第四连接点(4)，由于第二电容器(C2)初始电压大于直流配电线路电压，故障电流开始下降，当故障电流下降到恢复阈值时，闭合第一电力电子开关器件(S1)，如果此时故障已经消除，故障电流恢复至额定负荷状态，完成瞬时故障穿越；如果此时故障依然存在，故障电流继续升高，当再次达到电流动作阈值时，封锁第一电力电子开关器(S1)脉冲信号，故障电流下降至零，完成故障电流的最后阻断。