[發明專利]一種電壓源型AC-DC變流器及其直流側故障穿越方法

在審

• 申請號: 202010988597.0
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN114204789A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 馮懌彬;張雪松;趙波;汪湘晉;林達;李志浩;章雷其;徐珂
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/217;H02M7/219;H02H7/125;H02J5/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.一種電壓源型AC-DC變流器，用于低壓交直流混合微電網和直流微電網，其特征在于：

所述AC-DC變流器的直流端口處串聯故障穿越模塊；

所述的故障穿越模塊包括全控型IGBT管T、反并聯二極管D以及濾波限流電感L，所述的全控型IGBT管T和濾波限流電感L串聯在AC-DC變流器的直流正極端口處，反并聯二極管D的負極連接在全控型IGBT管T和濾波限流電感L之間的電路上，反并聯二極管D的正極連接在AC-DC變流器的直流負極端口處。

2.根據權利要求1所述的一種電壓源型AC-DC變流器，其特征在于，所述的AC-DC變流器為傳統三相橋式AC-DC變流器。

3.權利要求1或2所述電壓源型AC-DC變流器的直流側故障穿越方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：根據AC-DC變流器的直流輸出電流I_o，判斷AC-DC變流器是否進入故障穿越狀態：

若直流輸出電流I_o小于等于過流保護動作值I_th時，則AC-DC變流器正常運行，采用電壓控制模式，維持直流側穩壓電容C上的電壓U_dc＝額定電壓U_rate，故障穿越模塊的IGBT管導通；

若直流輸出電流I_o大于過流保護動作值I_th時，進入步驟2；

步驟2：AC-DC變流器切換到故障穿越狀態，故障穿越模塊的IGBT管立即閉鎖，隔離故障，AC-DC變流器內部繼續維持電容C上的電壓U_dc＝額定電壓U_rate，待輸出電流I_o衰減到小于額定電流I_rate后，故障穿越模塊采用電流閉環控制，電流參考值I_ref取額定電流I_rate；

步驟3：AC-DC變流器以電流參考值I_ref為基準主動向直流系統注入電流，從而為發生故障的直流電網提供穩定的故障電流特征；

步驟4：根據AC-DC變流器的直流端口電壓U_o，判斷直流故障是否清除：

若直流端口電壓U_o小于等于U_th，U_th取額定電壓U_rate的50％，則直流故障尚未清除，繼續維持步驟3中的電流控制模式；

若直流端口電壓U_o大于U_th，則直流短路故障清除，AC-DC變流器的故障穿越模塊轉為電壓電流雙閉環控制，電壓參考值U_ref取額定電壓U_rate，進入步驟5；

步驟5：AC-DC變流器以電壓參考值U_ref調節直流系統電壓，直至故障穿越模塊的IGBT管全導通，退出故障穿越狀態，進入正常運行。

4.根據權利要求3所述的直流側故障穿越方法，其特征在于：還包括：

步驟6：整個故障穿越狀態持續時間需小于200ms，超時后AC-DC變流器故障停機。

5.根據權利要求3所述的直流側故障穿越方法，其特征在于：

在變流器進入到故障穿越狀態，故障穿越模塊采用電流閉環控制時，輸出到IGBT管T上的占空比信號d按如下公式計算：

d＝k_pi(I_ref-I_o)+k_ii∫(I_ref-I_o)dt，

式中：k_pi/k_ii為電流內環控制器比例積分參數。