[發明專利]一種可級聯式固態直流故障限流器、級聯結構及工作方法

有效

• 申請號: 201910515812.2
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110212506B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王盼寶;郝鑫;孫紅梅;黃蕊;任鵬;王衛;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

1.一種可級聯式固態直流故障限流器的工作方法，其特征在于：所述限流器包括晶閘管T₁、晶閘管T₂、晶閘管T₃、晶閘管T₄、晶閘管T₅、晶閘管T₆、限流電抗器L₁、限流電抗器L₂、電容C₁、電容C₂、二極管D₁和二極管D₂；所述晶閘管T₁的陽極與線路電感L₀的一端連接，晶閘管T₁的陰極分別與限流電抗器L₁的一端和所述晶閘管T₂的陽極連接，所述限流電抗器L₁的另一端分別與電容C₁的一端和二極管D₁的陽極連接，所述電容C₁的另一端以及二極管D₁的陰極均分別與晶閘管T₆的陰極和晶閘管T₅的陽極相連，所述晶閘管T₆的陽極與線路電感L₀的一端連接，所述晶閘管T₂的陰極分別與限流電抗器L₂的一端和晶閘管T₃的陽極相連，所述限流電抗器L₂的另一端分別與電容C₂的一端和二極管D₂的陰極連接，所述電容C₂的另一端以及二極管D₂的陽極均分別與晶閘管T₅的陰極和晶閘管T₄的陽極相連，所述晶閘管T₃的陰極和晶閘管T₄的陰極均與負載R_L的一端連接；

在所述限流器工作之前給電容C₁和電容C₂充電，正常工作時，所述晶閘管T₁、晶閘管T₂和晶閘管T₃導通，線路正常工作，當發生短路故障后，給晶閘管T₅導通信號，晶閘管T₂在電容C₁和電容C₂的反向電壓的作用下，電流逐漸減小，當晶閘管T₂完全關斷后，電容C₁、電容C₂和限流電抗器L₁、限流電抗器L₂發生諧振，當電容兩端電壓下降至0時，限流過渡過程結束，限流電抗器串入主回路中，起到限流的作用；

所述限流器的工作方法具體流程為：

在正常工作時，所述晶閘管T₁、晶閘管T₂和晶閘管T₃導通，線路電流i記做I₀，電容C₁、C₂初始電壓之和記為U_C0，且有C＝C₁C₂/(C₁+C₂)，L＝L₁+L₂；

第一階段t₀-t₁：此時直流系統發生短路故障，所述固態直流故障限流器還未開始動作，根據KVL，可以得到：

根據式(1)，進一步可以得到

第一階段結束時，線路電流i記做I₁；

第二階段t₁-t₂：所述固態直流故障限流器開始動作，給晶閘管T₅導通信號至流經晶閘管T₂的電流i₂＝0結束；

所述第二階段電流i₂逐漸下降，流經晶閘管T₅的電流i₅回路壓降為0，根據KVL可以得到：

根據式(2)，可以得到式中U_c表示電容C₁和電容C₂的當前電壓之和；

所述第二階段在i₂＝0時結束；

所述第二階段結束時，線路電流i記做I₂，兩個電容的電壓之和下降至U_C1；

第三階段t₂-t₃：此階段開始時流經晶閘管T₂的電流i₂為0，晶閘管T₂完全關斷，電容C₁、C₂繼續放電至電容C₁、C₂放電結束，此時限流電抗器開始接入故障回路；

根據KVL，可以得到：

初值為i(t₂)＝I₂，U_C(t₂)＝U_C1；

根據式(3)，解得i＝e^-t/τ(k₁sin(ωt)+k₂cos(ωt))，其中，L＝L₀+L₁；

所述第三階段結束時，線路電流i記做I₃；

第四階段t₃-t₄：此階段電容放電結束，兩個二極管導通，根據KVL，可以得到：

可由式(4)解得