[發明專利]一種限流式UPFC直流側過壓保護電路

在審

• 申請號: 201611243160.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106787655A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張亮;陳曉宇;蔡重凱;江道灼;李電;魏偉明;徐寧;俞永興;郭易木;茹惠東;勞德伽;陶濤
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司紹興供電公司;國家電網公司;國網浙江省電力公司;浙江大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙)33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本發明涉及一種限流式UPFC直流側過壓保護電路，屬于電網保護領域。

背景技術

統一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）是目前綜合功能最為強大的FACTS裝置。但截至目前世界范圍內真正投入工業化運行的UPFC極少，其在工業化應用的道路上還存在著諸多問題。例如，其必須有應對系統短路故障電流和系統高電壓沖擊的能力以保證自身不受損害。浙江大學的學者在UPFC的基礎上提出一種限流式UPFC，能夠應對短路故障和電壓沖擊，并成功試制10kV樣機。但在高壓系統中，限流式UPFC還存在短路電流對直流電容引起的充電過電壓問題等。

有鑒于此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種限流式UPFC直流側過壓保護電路，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的是提供一種限流式UPFC直流側過壓保護電路。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種限流式UPFC直流側過壓保護電路，并聯在限流式UPFC的直流電容兩端，包括相互連接的限流電阻、二極管、擊穿二極管、濾波電阻、濾波電容、IGBT、IGBT驅動電路和放電電阻，其中，所述過壓保護電路由擊穿二極管觸發動作，IGBT作為放電支路的開關，擊穿二極管與限流電阻串聯，二極管為防止擊穿二極管承受反向電壓，濾波電阻和濾波電容構成防止IGBT誤觸發的低通濾波支路，擊穿二極管的陰極與控制器信號通過一個或門連接到IGBT驅動電路，放電電阻與IGBT相連。

本發明所述的限流式UPFC直流側過壓保護電路具有如下優點：

1、當短路故障發生后，所述過壓保護電路在限流器的配合下能極大的減少直流電容承受的沖擊電壓幅值和上升速度，并且保護自動動作，沒有時延；

2、對于電容瞬時過壓，當短路故障切除后過壓保護電路中的擊穿二極管能隨之關斷，并使限流式UPFC自動恢復正常運行，避免裝置停運；

3、由于正常工況下，直流電容的工作電壓小于擊穿二極管的擊穿電壓，即擊穿二極管處于關斷狀態，IGBT不導通，因此過壓保護電路對限流式UPFC的常規運行幾乎沒有影響；

4、通過對擊穿二極管、限流電阻、放電電阻、二極管和IGBT進行適當的參數選取，限流式UPFC直流側過壓保護電路可適用于不同電壓等級，尤其是高壓限流式UPFC的保護。

以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本實施例的限流式UPFC主拓撲圖；

圖2為本實施例的限流式UPFC直流側過壓保護電路原理圖；

圖3為本實施例的擊穿二極管符號圖；

圖4為本實施例的擊穿二極管的伏安特性圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種限流式UPFC直流側過壓保護電路，并聯在限流式UPFC的直流電容C兩端。如圖2-4所示，所述過壓保護電路包括相互連接的限流電阻R₁、二極管D、擊穿二極管BOD、濾波電阻R₂、濾波電容C₂、IGBT、IGBT驅動電路和放電電阻R₃，其中，所述過壓保護電路由擊穿二極管BOD（Break Over Diode）觸發動作，IGBT作為放電支路的開關，擊穿二極管與限流電阻R₁串聯，二極管為防止擊穿二極管BOD承受反向電壓，濾波電阻R₂和濾波電容C₂構成防止IGBT誤觸發的低通濾波支路，擊穿二極管BOD的陰極與控制器信號通過一個或門連接到IGBT驅動電路，放電電阻R₃則為大功率放電電阻，與IGBT相連。

正常工況下，直流電容C的工作電壓小于擊穿二極管BOD的擊穿電壓，即擊穿二極管BOD處于關斷狀態，IGBT不導通，因此該過壓保護電路對限流式UPFC的正常運行沒有影響。當故障發生后，電容C電壓超過擊穿二極管BOD的擊穿電壓U_BO，產生的擊穿導通電流峰值為：

其在圖2的M點產生一個電壓信號I_TmR₂，再經過或門和IGBT驅動電路后，使得IGBT觸發導通，直流電容C和放電電阻R₃、IGBT構成放電回路，有效限制了直流電容C電壓的峰值和上升速度，低通濾波支路中的濾波電容C₂也起到了短暫支撐M點電位的作用。