[发明专利]一种电感型双向直流限流器拓扑

说明书

本发明公开了输配电领域的一种电感型双向直流限流器拓扑。该直流限流器安装于直流输电系统的换流站的直流侧出口处，由通流支路、并联的二极管串、转移电路和限流电感支路四部分组成；所述通流支路由快速隔离开关、反向串联的IGBT和二极管构成，在系统正常工作时电流流过该支路；在所述并联的二极管串的中间位置连接并联的转移电路和限流电感支路；所述转移电路由两个转移支路并联而成，第一转移支路为流过正向电流的晶闸管支路，第二转移支路由晶闸管与预充电电容串联，该转移电路在系统故障后进行电流转移；所述限流支路由晶闸管和电感构成，主要作用是在故障回路中投入大电感。本直流限流器可有效限制直流故障电流的上升。

技术领域

本发明涉及输配电领域，具体涉及用于高压直流输电系统中的一种电感型双向直流限流器拓扑。

背景技术

根据未来国家电网的发展模式，柔性直流电网技术由于其技术和经济上的独特优势，在我国远距离大容量输电和大区域联网中得到了广泛应用。柔性直流电网不仅具有电网稳定、可靠等诸多优点，同时可以最大限度的综合各种新能源和负荷的分布特性进行多元互补，将是实现大规模新能源消纳的有效手段。但是，由于直流电网的“低惯量、低阻抗”特性，在发生直流侧短路故障后，直流电网内的储能元件能量快速释放，导致故障电流上升迅速且幅值大，严重危害直流电网中的各个设备。由于不能在系统故障时采取很好的应对措施，限制了直流电网的发展。其中技术难点之一在于高压大容量的直流限流器技术尚不成熟。因此，研究一种能够在直流系统故障时限制直流电流快速上升，减轻直流系统中各级设备压力的装置，已经成为国内外研究的热点。

目前，根据直流限流器所采用的核心器件的不同，可将直流限流器分为两大类，即超导限流器和基于电力电子的限流器。由于超导限流器高昂的造价，因此在相当长的时间内还不具备大规模应用潜力。而近年来由于电力电子器件的普及，基于电力电子的限流器被广泛研究和推广，主要集中在固态直流限流器和混合式直流限流器。一般的固态限流器在电网系统正常运行时通过IGBT向用电端供电，然而IGBT的通态管压降较大，导致限流器的损耗较大，经济性较差。一般的混合式限流器用快速机械开关导通正常运行电流，电力电子开关分断故障电流，在保证分断容量和动作速度的前提下降低通态损耗，具有良好的研究与应用前景。缺点是关断电流取决于电力电子支路中器件数量，需要大量的电力电子器件，从而造成高压直流限流器造价昂贵且占地面积大。

发明内容

针对上述问题，在总结目前学术界和工业界对混合直流限流器拓扑结构的研究基础上，本发明提供了一种电感型双向直流限流器拓扑，旨在解决直流侧发生故障后，故障电流迅速增大的问题，并克服当前混合式直流限流器所用可关断器件数过多，损耗过大，造价过高的问题。

本发明所采用的技术方案如下。

一种电感型双向直流限流器拓扑，该直流限流器由通流支路、并联的二极管串、转移电路和限流电感支路组成。

进一步的，所述通流支路由快速隔离开关、反向串联的IGBT和二极管构成。

进一步的，在所述并联的二极管串的中间位置连接转移电路和限流电感支路，形成桥式结构。

进一步的，所述转移电路由第一转移支路和第二转移支路并联构成。第一转移支路为流过正向电流的晶闸管支路，第二转移支路为晶闸管与预充电电容的串联支路。

进一步的，所述限流支路由流过正向电流的晶闸管和电感串联构成。

进一步的，所述直流限流器安装于高压直流输电系统换流站直流侧出口处。

进一步的，所述高压直流输电系统正常运行时，电流流过通流支路。

进一步的，所述高压直流输电系统发生直流侧故障时，通过控制IGBT的关断、晶闸管的触发使电流经三个阶段的转移过程完全转移至限流支路中，最终使限流电感投入。