[發明專利]一種級聯型雙向變流直流側短路電流抑制系統及方法

在審

• 申請號: 202211381503.9
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115498862A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 姬脈勝;亢麗平;吳建華;馬宗騰;劉傳鐸;崔明宇;孫家興
• 申請（專利權）人: 新風光電子科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/04;H02H7/122
• 代理公司: 濟南智本知識產權代理事務所(普通合伙) 37301
• 代理人: 張平平

本發明提供一種級聯型雙向變流直流側短路電流抑制系統及方法，屬于電力電子控制技術領域，包括：級聯型雙向變流裝置、隔離變壓器、短路保護模塊、電流檢測模塊；所述短路保護模塊用于：a：若直流電流實時值大于或等于Ⅰ級預設直流側短路保護值，則級聯型雙向變流裝置以弱功率模式運行，降低雙向變流裝置功率單元IGBT調制度來保護功率單元；b：執行a后，若直流電流實時值仍大于或等于Ⅱ級預設直流側短路保護值，則控制級聯型雙向變流裝置停止運行，關閉雙向變流裝置的功率單元IGBT輸出信號。本發明合理地選擇符合短路故障情況的保護措施，避免短路電流對級聯型雙向變流裝置功率模塊中IGBT元器件的損壞。

技術領域

本發明屬于電力電子控制技術領域，具體涉及一種級聯型雙向變流直流側短路電流抑制系統及方法。

背景技術

如公開號為CN115051541A的級聯型雙向變流裝置，基于級聯型雙向變流裝置，供電電網出現短路故障或者過載運行時，短時間內雙向變流裝置的功率單元中的IGBT反并聯二極管會受到大續流電流的沖擊，直接導致功率單元中的IGBT損壞，影響級聯型雙向變流裝置的正常運行。但是通常的保護方式無論電流大小，直接封鎖所述IGBT的脈沖信號，勢必會影響系統的正常運行，無法實現雙向變流裝置可靠的短路保護。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供一種級聯型雙向變流直流側短路電流抑制系統及方法，以解決上述技術問題。

第一方面，本發明提供一種級聯型雙向變流直流側短路電流抑制系統，包括：級聯型雙向變流裝置、隔離變壓器、短路保護模塊、電流檢測模塊；

所述隔離變壓器的高壓側與交流電網連接，所述隔離變壓器的低壓側與級聯型雙向變流裝置的功率單元連接；所述短路保護模塊輸出端與所述隔離變壓器的低壓側連接；所述短路保護模塊的輸入端與所述級聯型雙向變流裝置的直流側連接；

所述電流檢測模塊用于獲取級聯型雙向變流裝置的直流側電流實時值并發送給短路保護模塊；所述短路保護模塊用于：

a：若直流電流實時值大于或等于Ⅰ級預設直流側短路保護值，則級聯型雙向變流裝置以弱功率模式運行，降低雙向變流裝置功率單元IGBT開通時間保護功率單元；

b：執行a后，若直流電流實時值仍大于或等于Ⅱ級預設直流側短路保護值，則控制級聯型雙向變流裝置停止運行，關閉雙向變流裝置的功率單元IGBT輸出信號；

c：執行a、b操作后，若直流電流實時值仍大于或等于Ⅲ級預設直流側短路保護值，則分斷雙向變流裝置交流側斷路器、直流側接觸器，并將短路電流泄放至隔離變壓器的低壓側繞。

其中，Ⅲ級預設直流側短路保護值＞Ⅱ級預設直流側短路保護值＞Ⅰ級預設直流側短路保護值。

進一步的，所述的短路保護模塊包含二極管組成的整流橋式電路、電抗器，所述整流橋式電路與電抗器組成低阻抗的拓撲電路，用于抑制級聯型雙向變流裝置功率單元與交流電網間的高頻環流及短路時產生的短路電流；

若直流電流實時值小于Ⅰ級預設直流側短路保護值，則級聯型雙向變流裝置正常運行，耐受電流及高頻環流抑制模塊持續抑制級聯型雙向變流裝置功率單元與交流電網間的高頻環流。

進一步的，所述的隔離變壓器的低壓側包含第一級繞組、第二級繞組；所述的第一級繞組與級聯型雙向變流裝置Ⅰ級功率單元和所述耐受電流及高頻環流抑制模塊輸出端連接；所述的第二級繞組與級聯型雙向變流裝置Ⅱ級功率單元和所述耐受電流及高頻環流抑制模塊輸出端連接。

進一步的，整流橋式電路的交流端與所述隔離變壓器第一級繞組、第二級繞組連接；所述整流橋式電路的直流端與所述電抗器相連接；所述電抗器與級聯型雙向變流裝置的直流側相連接。

進一步的，所述電流檢測模塊包含采樣電路及分流器；所述分流器與級聯型雙向變流裝置直流側負母線相連接，用于采集直流側電流值；所述的采樣電路與分流器和短路保護模塊相連接。