[发明专利]一种级联型双向变流直流侧短路电流抑制系统及方法

权利要求书

1.一种级联型双向变流直流侧短路电流抑制系统，其特征在于，包括：级联型双向变流装置、隔离变压器、短路保护模块、电流检测模块；

所述隔离变压器的高压侧与交流电网连接，所述隔离变压器的低压侧与级联型双向变流装置的功率单元连接；所述短路保护模块输出端与所述隔离变压器的低压侧连接；所述短路保护模块的输入端与所述级联型双向变流装置的直流侧连接；

所述电流检测模块用于获取级联型双向变流装置的直流侧电流实时值并发送给短路保护模块；所述短路保护模块用于：

a：若直流电流实时值大于或等于Ⅰ级预设直流侧短路保护值，则级联型双向变流装置以弱功率模式运行，降低双向变流装置功率单元IGBT开通时间保护功率单元；

b：执行a后，若直流电流实时值仍大于或等于Ⅱ级预设直流侧短路保护值，则控制级联型双向变流装置停止运行，关闭双向变流装置的功率单元IGBT输出信号；

c：执行a、b操作后，若直流电流实时值仍大于或等于Ⅲ级预设直流侧短路保护值，则分断双向变流装置交流侧断路器、直流侧接触器，并将短路电流泄放至隔离变压器的低压侧绕；

其中，Ⅲ级预设直流侧短路保护值＞Ⅱ级预设直流侧短路保护值＞Ⅰ级预设直流侧短路保护值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的短路保护模块包含二极管组成的整流桥式电路、电抗器，所述整流桥式电路与电抗器组成低阻抗的拓扑电路，用于抑制级联型双向变流装置功率单元与交流电网间的高频环流及短路时产生的短路电流；

若直流电流实时值小于Ⅰ级预设直流侧短路保护值，则级联型双向变流装置正常运行，耐受电流及高频环流抑制模块持续抑制级联型双向变流装置功率单元与交流电网间的高频环流。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的隔离变压器的低压侧包含第一级绕组、第二级绕组；所述的第一级绕组与级联型双向变流装置Ⅰ级功率单元和所述耐受电流及高频环流抑制模块输出端连接；所述的第二级绕组与级联型双向变流装置Ⅱ级功率单元和所述耐受电流及高频环流抑制模块输出端连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，整流桥式电路的交流端与所述隔离变压器第一级绕组、第二级绕组连接；所述整流桥式电路的直流端与所述电抗器相连接；所述电抗器与级联型双向变流装置的直流侧相连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流检测模块包含采样电路及分流器；所述分流器与级联型双向变流装置直流侧负母线相连接，用于采集直流侧电流值；所述的采样电路与分流器和短路保护模块相连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述短路保护模块还用于：在直流电流实时值降低到小于Ⅰ级预设直流侧短路保护值，则自动解除对功率限制及关闭的模块的脉冲信号，使级联型双向变流装置恢复正常运行。

7.一种级联型双向变流直流侧短路电流抑制方法，其特征在于，包括：

检测级联型双向变流装置的直流侧电流实时值，并与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预设直流侧短路保护值进行比较，其中，Ⅲ级预设直流侧短路保护值＞Ⅱ级预设直流侧短路保护值＞Ⅰ级预设直流侧短路保护值；

a：若直流电流实时值大于或等于Ⅰ级预设直流侧短路保护值，则级联型双向变流装置以弱功率模式运行，降低双向变流装置功率单元IGBT开通时间来保护功率单元；

b：执行a后，若直流电流实时值仍大于或等于Ⅱ级预设直流侧短路保护值，则控制级联型双向变流装置停止运行，双向变流装置的功率单元IGBT关闭输出信号；

c：执行a、b操作后，若直流电流实时值仍大于或等于Ⅲ级预设直流侧短路保护值，则分断双向变流装置交流侧断路器、直流侧接触器，并将短路电流泄放至隔离变压器的低压侧绕。

8.一种级联型双向变流直流侧短路电流抑制方法，其特征在于，还包括：在执行a、b、c任一操作后，若直流电流实时值小于Ⅰ级预设直流侧短路保护值，则解除对功率限制及关闭的模块的脉冲信号，使双向变流装置恢复运行。

9.一种级联型双向变流直流侧短路电流抑制方法，其特征在于，还包括：在双向变流装置正常运行时，当供电电网的母线电压升高到大于级联型双向变流装置两组交流侧峰值电压之和时，不会把直流牵引网侧电能传输到交流电网侧。