[发明专利]一种低电压治理装置直流短路故障限流电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种低电压治理装置直流短路故障限流电路及其控制方法，限流电路包含整流侧直流短路故障限流电路，采用BUCK降压拓扑；逆变侧直流短路故障限流电路，采用BOOST升压拓扑；用于在直流输电线路上发生短路故障时，限制低电压治理装置整流器与逆变器直流端口的短路电流；限流电路的控制方法需要通过数据采样获得电路的工作信息；并以电流大小为判断条件，实现正常工作模式、限流滞环模式以及BOOST升压模式的精准切换，确保直流端口的限流、带故障运行、故障切除后快速恢复以及长时过载判断保护功能的可靠执行，实现限流电路的高性能控制。

技术领域

本发明涉及电力电子及其控制技术领域，尤其涉及一种低电压治理装置直流短路故障限流电路及其控制方法。

背景技术

在一些较为偏远的山区和农村，由于供电半径长、供电线路直径小等诸多原因，低压配电网末端的低电压问题普遍存在。低电压问题对于居民用户的用电体验以及对于电网的供电可靠性都具有不利影响。传统的低电压问题的治理措施是配电变压器、线路的改造与扩容，存在施工周期长、施工成本高以及投资回报率低等问题。低电压治理装置，基于现有配电网，在配电变压器附近将低压交流配电整流、升压为直流配电，在居民用户附近将直流配电进行逆变、稳压为标准的低压交流配电，解决了原交流低压配电网长距离传输的末端低电压问题。该方案对现有配电线路充分利用，设备安装和施工方便，降低综合改造成本；而且采用升压的直流配电，流经电流减小，降低线路损耗。

低电压治理装置采用原交流低压配电网的长输电线路传输直流电，因绝缘老化、误操作甚至恶劣天气原因造成的短路故障严重影响直流输电的可靠性甚至引起设备损坏。对于电网，传统的交流线路的空气开关等开关装置具有一定的交流短路故障切除能力；对于用电设备，电力电子设备的交流端口具有成熟短路检测以及限流保护方案。但对于直流输电，其没有交流电弧的过零熄弧特性，传统的开关难以断开大的短路故障电流，甚至有电弧烧毁开关装置触点的问题，直流开关装置如直流断路器也面临价格与寿命的矛盾；对于用电设备，电力电子设备的直流端口通常具有大电容，所以直流线路发生短路故障时其故障电流通常很大，对直流开关装置以及电力电子设备的耐受能力提出了苛刻的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种低电压治理装置直流短路故障限流电路及其控制方法，所述限流电路包含整流侧直流短路故障限流电路与逆变侧直流短路故障限流电路两部分，用于在直流输电线路上发生短路故障时，限制低电压治理装置整流器与逆变器直流端口的短路电流；所述限流电路的控制方法以电流大小为判断条件，实现正常工作模式、限流滞环模式以及BOOST升压模式的精准切换，实现限流电路的高性能控制。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低电压治理装置直流短路故障限流电路，包含整流侧直流短路故障电路和逆变侧直流短路故障限流电路，其特征在于，在直流输电线路上发生短路故障时，限制低电压治理装置整流器与逆变器直流端口的短路电流，允许低电压治理装置的带故障运行，在故障切除后辅助逆变器直流母线快速升压、恢复，具有长时过载判断、保护功能，其中：

整流侧直流短路故障限流电路包括：开关管S₁，二极管D₁，电抗器L₁，其中，低电压治理装置整流器直流侧的正极与开关管S₁的集电极相连、负极与二极管D₁的阳极相连，开关管S₁的发射极、二极管D₁的阴极与电抗器L₁的一端相连，电抗器L₁的另一端与直流输电线路的正极相连，二极管D₁的阳极与直流输电线路的负极相连；