專利名稱：具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)限流器，特別是具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器及其控制方法，其除具有超導(dǎo)磁體、電抗系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)外，還包括直流控制系統(tǒng)。該直流控制系統(tǒng)包括直流電源模塊、磁能吸收模塊和控制模塊。本發(fā)明能夠在所保護電網(wǎng)線路穩(wěn)態(tài)運行時，自動調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)電流的大小，因此限流器的運
行具有較高的經(jīng)濟型性；并且能在所保護的電網(wǎng)位置上發(fā)生短路故障時，自動識別故障，通過切斷超導(dǎo)磁體內(nèi)的電流，限流器全部鐵心參與限制電網(wǎng)中的故障電流，于是，既可以防止感應(yīng)過電壓對直流電源等低壓設(shè)備的威脅，也大大提高了限流器的限流效率。
本發(fā)明主要應(yīng)用于電力輸、配電網(wǎng)以及電力設(shè)備的短路電流保護，特別是高壓以及特高壓電網(wǎng)中的短路電流保護。
背景技術(shù)：
隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，在電網(wǎng)中安裝超導(dǎo)故障限流器用于限制短路故障電流成為可能。目前，全世界發(fā)展的各種類型的超導(dǎo)限流器中，飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器集檢測、觸發(fā)和限流于一身，且在限流過程中不失超，是目前最理想、最有發(fā)展前景的限流裝置。
以往的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器是由鐵心組、交流繞組、超導(dǎo)磁體、直流電源四個部分組成，其中超導(dǎo)磁體基本由直流超導(dǎo)繞組組成。超導(dǎo)磁體為兩個并列的鐵心，提供勵磁，兩個交流線圈，以一定形式串聯(lián)，分別繞在兩個鐵心上，使它們產(chǎn)生的磁場在中柱(即超導(dǎo)磁體纏繞的鐵心柱)相互抵消，從而減小交流感應(yīng)電壓對直流勵磁繞組的影響。限流器穩(wěn)態(tài)工作時，直流勵磁使鐵心處于深度飽和，鐵心磁導(dǎo)率較低，交流線圈的電感小，不影響電網(wǎng)；在限流態(tài)時，依靠強大的短路電流沖擊在半波內(nèi)使其中一個鐵心退磁，另一個鐵心磁場加強，實現(xiàn)單鐵心限流(處于增磁狀態(tài)的電抗器不參與電流限幅)。這種方式稱為被動式限流，雖然可以起到限流的作用，但有著明顯的缺點，一則減弱了限流器的限流效果，導(dǎo)致需要龐大的鐵心和交流繞組才能達到相應(yīng)的限流效果；二則直流側(cè)勢必要承受高感應(yīng)電壓的沖擊；三則直流電源必須是恒流源，若電源存在較大的電流擾動，限流效果將大大削弱。因此，傳統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器一直被認為是成本高、體積重量大、電源技術(shù)難以解決的限流形式，在實際中難以得到應(yīng)用。
再者，不論電網(wǎng)在何種方式下運行，限流器上直流電源的輸出都是固定不變的。如果電網(wǎng)在較小負荷下運行時，限流器上的直流損耗將影響限流器的整體運行效率。因此，以往飽和鐵心型限流器的應(yīng)用存在著較大局限。
本申請人曾于2004年7月28日申請發(fā)明專利"快速限流型超導(dǎo)故障限流器"，從原理上提出了解決感應(yīng)過電壓2壓的方法，在電網(wǎng)發(fā)生短路時利用超導(dǎo)磁體上的感應(yīng)過電壓來命令感應(yīng)斷路器切斷直流回路，保證直流回路不會受到感應(yīng)過電壓的威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器及其控制方法，利用電力電子控制技術(shù)，變被動式限流為主動式限流。在電網(wǎng)正常運行時，即超導(dǎo)磁體運行在勵磁狀態(tài)，能夠根據(jù)電網(wǎng)中的負荷大小，自動調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)直流勵磁電流的大小；在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時,限流器的直流控制系統(tǒng)識別出電網(wǎng)的故障，控制超導(dǎo)磁體退出勵磁狀態(tài)，釋放超導(dǎo)磁體內(nèi)的磁能，并保護直流開關(guān)免受過電壓的威脅，使限流器的全部鐵心參與限流；當電網(wǎng)故障恢復(fù)時，超導(dǎo)磁體上的電流能快速恢復(fù)到原來的水平。與以往的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器相比，本發(fā)明提出的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器具有體積小、限流效率高、恢復(fù)特性快、不存在感應(yīng)過電壓威脅等特性，具有更好的應(yīng)用前景。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，包括超導(dǎo)磁體、電抗系統(tǒng)即鐵心和交流繞組、制冷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括一直流控制系統(tǒng)，該直流控制系統(tǒng)連接在超導(dǎo)磁體兩端，并與監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線連接。
該直流控制系統(tǒng)包括直流電源模塊，具有輸出端；
磁能吸收模塊，與直流電源模塊輸出端連接，其由吸收支路和續(xù)流支路組成。吸收支路與超導(dǎo)磁體串聯(lián)，其電流具有單向性；續(xù)流支路與吸收支路和超導(dǎo)磁體串聯(lián)后的電路并聯(lián)，電流方向與吸收支路相反；
控制模塊，其通過信號線連接電網(wǎng)電力互感器以及直流電源模塊和磁能吸收模塊中可控電力電子開關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)線，接收電網(wǎng)中電氣測量信號，以及接收和發(fā)送直流控制系統(tǒng)中可控電力電子器件的狀態(tài)信號和控制信號，識別電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并控制直流電源模塊和磁能吸收模塊的運行狀態(tài)。
所述的直流電源模塊中的直流電源是單相或三相交流電整流后輸出的直流電源、或是干電池、蓄電池提供的直流電源。
所述的單相或三相交流電整流后輸出的直流電源中包括一個或多個可控電力電子開關(guān)，所述的可控電力電子開關(guān)實現(xiàn)輸出電壓可控及輸出電流恒流可調(diào)節(jié)。
所述的吸收支路由可控電力電子開關(guān)與磁能吸收元件并聯(lián)組成。
所述的直流電源模塊和磁能吸收模塊中的電力電子開關(guān)選自絕緣柵極雙極型晶體管IGBT、集成門極換向型晶閘管IGCT、門極可關(guān)斷晶閘管GTO其中之一。
所述的吸收支路中的磁能吸收元件為壓敏電阻、空氣放電管、固體放電管或瞬態(tài)電壓抑制器中的一種或其中幾種的組合。
所述的續(xù)流支路由一個或者多個二極管組成。
所述的續(xù)流支路中的二極管為快恢復(fù)二極管。
為達上述目的，本發(fā)明還提供一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的控制方法，該方法包括步驟
1) 控制模塊通過處理接收自電網(wǎng)中電力互感器的電氣測量信號，
識別出電網(wǎng)的運行狀態(tài)，包括三種運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)、發(fā)生短
路故障和短路故障恢復(fù)狀態(tài)；
2) 控制模塊在識別出電網(wǎng)運行在正常運行狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處在低壓直流恒流輸出的狀態(tài)；
3) 在直流電源模塊處于低壓直流恒流輸出的狀態(tài)時，控制模塊根據(jù)電網(wǎng)負荷的大小調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)電流的大小與電網(wǎng)負荷匹配，然后回到步驟l) 一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；
4) 控制模塊在識別出電網(wǎng)處于短路故障狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處于進行磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊的可控電力電子開關(guān)，使其中斷直流輸出，然后回到步驟l)一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；
5) 控制模塊在識別出電網(wǎng)處于故障恢復(fù)狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊的電力電子開關(guān)，使其處于高壓直流輸出狀態(tài)，然后回到步驟l)一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變。本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果本發(fā)明與以往的飽和鐵心型超導(dǎo)
限流器相比較，本發(fā)明提出的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器具有體積小、限流效率高、恢復(fù)特性快、不存在感應(yīng)過電壓
威脅等特性，具有更好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的整體電路圖2為直流控制系統(tǒng)的電路原理圖3為本發(fā)明中直流控制系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖4為直流控制系統(tǒng)的一應(yīng)用實施例的電路示意圖5 (a) (b) (c)為吸收支路的幾種應(yīng)用實施例的示意圖。
圖中符號說明
1電網(wǎng)
2超導(dǎo)磁體
3電網(wǎng)中的負載
4電抗系統(tǒng)(包括鐵心和交流繞組)
5直流控制系統(tǒng)
6監(jiān)控系統(tǒng)
7制冷系統(tǒng)
8電力互感器
51直流電源模塊
52磁能吸收模塊
53控制模塊
521吸收支路
522續(xù)流支路
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
和具體實施例。如圖1所示，為本發(fā)明具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的整體電路圖，本發(fā)明提供一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，連接在電網(wǎng)電源l上，其包括超導(dǎo)磁體2、電抗系統(tǒng)4
即包括鐵心和交流繞組、制冷系統(tǒng)7和監(jiān)控系統(tǒng)6，其中，還包括一直流控制系統(tǒng)5，該直流控制系統(tǒng)連接在超導(dǎo)磁體兩端，并與監(jiān)控系統(tǒng)6通過數(shù)據(jù)線連接。
如圖2直流控制系統(tǒng)的電路原理圖所示，所述的直流控制系統(tǒng)5
包括
直流電源模塊51，具有輸出端；
磁能吸收模塊52，與直流電源模塊51輸出端連接，其由吸收支路521和續(xù)流支路522組成。吸收支路521與超導(dǎo)磁體2串聯(lián)，其電流具有單向性；續(xù)流支路522與吸收支路521同超導(dǎo)磁體2串聯(lián)后的電路并聯(lián)，電流方向與吸收支路521相反；
控制模塊53，其通過信號線連接電網(wǎng)電力互感器8以及直流電源模塊51和磁能吸收模塊52中可控電力電子開關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)線，接收電網(wǎng)1中電氣測量信號，以及接收和發(fā)送直流控制系統(tǒng)5中可控電力電子器件的狀態(tài)信號和控制信號，識別電網(wǎng)1的運行狀態(tài)，并控制直流電源模塊51和磁能吸收模塊52的運行狀態(tài)。
如圖4所示，所述的直流電源模塊51中的直流電源是單相或三相交流電整流后輸出的直流電源，使用可控電力電子開關(guān)Q1、電感線圈Ll、電容C2、 二極管D2實現(xiàn)輸出電壓可控，以及通過可控電力電子開關(guān)Q3實現(xiàn)輸出電流恒流調(diào)節(jié)。在限流器正常運行時，直流電源模塊51輸出一個較低的直流電壓，維持超導(dǎo)磁體2內(nèi)勵磁電流；在限流器恢復(fù)勵磁狀態(tài)時，輸出一個較高的直流強迫電壓，使超導(dǎo)磁體2內(nèi)的磁場快速達到勵磁狀態(tài)。
如圖4所示，所述的吸收支路521由可控電力電子開關(guān)Q2與磁能吸收元件Rm并聯(lián)組成。如圖5所示，為吸收電路521的幾種應(yīng)用實例。 圖5 (a)表示兩組磁能吸收元件Rm與可控電力電子開關(guān)Q2并聯(lián)；圖 5 (b)表示兩組磁能吸收元件Rm與兩組可控電力電子開關(guān)Q2并聯(lián)； 圖5(c)表示四組磁能吸收元件Rm與兩組可控電力電子開關(guān)Q2并聯(lián)。 在超導(dǎo)磁體2運行在勵磁狀態(tài)時，吸收支路521表現(xiàn)為通路，相當于 短路狀態(tài)。當超導(dǎo)磁體2退出勵磁狀態(tài)時，表現(xiàn)為斷路，并吸收超導(dǎo) 磁體2中的磁能，將超導(dǎo)磁體2兩端的電壓限制到安全水平。
所述的吸收支路521中的磁能吸收元件Rm為壓敏電阻、空氣放 電管、固體放電管或瞬態(tài)電壓抑制器中的一種或其中幾種的組合。
所述的續(xù)流支路522由一個或者多個二極管組成。續(xù)流支路522 中的電流流向具有單向性，與超導(dǎo)磁體2內(nèi)的電流流向相反。所以續(xù) 流支路522為一個或多個二極管的串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)多種組合， 也可以為可控的電力電子開關(guān)。
在一種較佳的實施例中，所述的續(xù)流支路522中的二極管為快恢 復(fù)二極管。
控制模塊53根據(jù)限流器的運行策略，可以分別控制直流電源模塊 51、磁能吸收模塊52的運行狀態(tài)，其控制方法如圖3所示，為本發(fā)明 中直流控制系統(tǒng)的控制方法的步驟流程圖，顯示了具有直流控制系統(tǒng) 的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的控制方法，包括步驟
1) 控制模塊53通過處理接收自電網(wǎng)中電力互感器8的電氣測量 信號，識別出電網(wǎng)的運行狀態(tài)，該運行狀態(tài)包括正常運行狀態(tài)、發(fā)生 短路故障和短路故障恢復(fù)狀態(tài)；
2) 控制模塊53在識別出電網(wǎng)運行在正常運行狀態(tài)時，控制磁能 吸收模塊52中的可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控 制直流電源模塊51中的可控電力電子開關(guān)，使其處在低壓直流恒流輸 出的狀態(tài)；
113) 在直流電源模塊51處于低壓直流恒流輸出的狀態(tài)時，控制模
塊53根據(jù)電網(wǎng)負荷的大小調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體2內(nèi)電流的大小與電網(wǎng)負荷匹 配。然后回到步驟l)一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；
4) 控制模塊53在識別出電網(wǎng)處于短路故障狀態(tài)時，控制磁能吸 收模塊52中的可控電力電子開關(guān)，使其處于進行磁能吸收的狀態(tài)；控 制直流電源模塊51的可控電力電子開關(guān)，使其中斷直流輸出。然后回 到步驟l) 一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；
5) 控制模塊53在識別出電網(wǎng)處于故障恢復(fù)狀態(tài)時，控制磁能吸 收模塊52中可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控制直 流電源模塊51的電力電子開關(guān)，使其處于高壓直流輸出狀態(tài)。然后回 到步驟l) 一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變。
下面再結(jié)合一具體實施例，進一步說明直流控制系統(tǒng)中各部分的 詳細構(gòu)成、原理和功能。
如圖4所示，為35kV超導(dǎo)限流器的直流控制系統(tǒng)的詳細電路圖。 直流電源模塊51是三相380V交流電經(jīng)過三相全橋整流，整流出電壓 為550V的直流。直流電源模塊51使用可控電力電子開關(guān)Q1、電感線 圈L1、電容C2、 二極管D2控制其輸出電壓，并通過可控電力電子開 關(guān)Q3實現(xiàn)電流恒流調(diào)節(jié)。
本發(fā)明鐵心型超導(dǎo)限流器的直流控制系統(tǒng)的詳細構(gòu)成、原理和功 能如下
1) 直流電源模塊51
在本實施例中，單相或三相交流電通過電力電子開關(guān)管整流，輸 出一個脈動直流，后端并聯(lián)整濾波電容C1，濾除電源輸出的諧波。
在直流電源的輸出后端并聯(lián)一個由電感Ll、電力電子開關(guān)Ql、 二極管D2和濾波儲能電容C2等組成的開關(guān)型BOAST升壓電路，通 過PWM脈寬調(diào)制電力電子開關(guān)Q1，控制輸出電壓的大小，實現(xiàn)電壓可控。
在限流器正常運行時，通過PWM脈寬調(diào)制電力電子開關(guān)Q1的開 關(guān)占空比，輸出一個較低的直流電壓，維持超導(dǎo)磁體2內(nèi)勵磁電流；
在限流器恢復(fù)勵磁狀態(tài)時，通過PWM脈寬調(diào)制電力電子開關(guān)Q1的開 關(guān)占空比，輸出一個較高的直流強迫電壓，使超導(dǎo)磁體2內(nèi)的磁場快
速達到勵磁狀態(tài)。
電力電子開關(guān)Q3用于調(diào)節(jié)和切斷直流電源的輸出，是通過控制器 53進行控制的。它利用PWM脈寬調(diào)制控制電力電子開關(guān)Q3的開關(guān)占 空比，調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體2內(nèi)的電流值。
電力電子開關(guān)Ql和Q3可以由一個或多個絕緣柵極雙極型晶體管 IGBT、門極可關(guān)斷晶閘管GTO或集成門極換向型晶閘管IGCT串并聯(lián) 組成。
2)磁能吸收模塊52
磁能吸收模塊52由吸收支路521和續(xù)流支路522組成。吸收支路 521與超導(dǎo)磁體2串聯(lián)，其電流具有單向性；續(xù)流支路522與吸收支路 521同超導(dǎo)磁體2串聯(lián)后的電路并聯(lián)，電流方向與吸收支路521相反。
如圖4中吸收支路521部分所示，是由電力電子開關(guān)Q2并聯(lián)壓 敏電阻Rm而成，與超導(dǎo)磁體2共同串聯(lián)在一個回路中。
其中由電力電子開關(guān)Q2和壓敏電阻Rm并聯(lián)組成的器件組，至少 有一個電力電子開關(guān)和壓敏電阻Rm并聯(lián)組成或者多個電力電子開關(guān) 和壓敏電阻Rm并聯(lián)組串聯(lián)而成，如圖5 (a) (b) (c)所示。吸收 支路中的壓敏電阻Rm也可以為高能壓敏電阻、空氣放電管、固體放電 管和瞬態(tài)電壓抑制器TVS等類似器件中的一種。如圖4中續(xù)流支路522部分所示，是由一個二極管組成，它與超 導(dǎo)磁體2內(nèi)的電流反向相反，用于續(xù)流。
根據(jù)需要，它可以由多個二極管串聯(lián)或并聯(lián)或者串并聯(lián)的綜合的 形式構(gòu)成。另外，二極管也可以使用可控的電力電子器件替代。
限流器退出勵磁狀態(tài)時，命令圖4中的電力電子開關(guān)Q3切斷電源 的輸出，這時超導(dǎo)磁體2通過二極管D1、 Q2形成續(xù)流。在Q3關(guān)斷的 同時，關(guān)斷Q2，超導(dǎo)磁體2兩端會產(chǎn)生一個切斷過電壓，加在開關(guān)Q2 兩端，這時壓敏電阻Rm放電同時對超導(dǎo)磁體2兩端的電壓進行箝位， 這樣既釋放了超導(dǎo)磁體2內(nèi)的磁能，也保護了電力電子開關(guān)Q2免受過 電壓的威脅。
3)控制模塊53
控制模塊53如圖4中的虛線框53部分所示，它通過數(shù)據(jù)控制線 與電網(wǎng)中的電力互感器8以及直流電源模塊51和磁能吸收模塊52中 的電力電子器件的數(shù)據(jù)線連接。用于處理接收的數(shù)據(jù)，以及控制直流 電源模塊51和磁能吸收模塊52中的電力電子器件的運行狀態(tài)。
本發(fā)明利用電力電子控制技術(shù)，使超導(dǎo)限流器變?yōu)橹鲃邮较蘖髌鳌?在電網(wǎng)正常運行時，直流控制系統(tǒng)中的控制模塊能夠根據(jù)電網(wǎng)中負荷 的大小，自動調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)直流勵磁電流的大??；在電網(wǎng)發(fā)生短路 故障的時候，控制模塊主動切斷直流回路，同時對超導(dǎo)磁體內(nèi)的磁能 進行釋放，并對過電壓進行箝制，限流器的全部鐵心參與限流；在電 網(wǎng)的故障消除或者切除后，控制模塊通過電力電子開關(guān)，提高電源輸 出電壓，強迫超導(dǎo)磁體迅速充磁，限流器可快速恢復(fù)到低阻態(tài)。
1權(quán)利要求
1. 一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，包括超導(dǎo)磁體、電抗系統(tǒng)即鐵心和交流繞組、制冷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括一直流控制系統(tǒng)，該直流控制系統(tǒng)連接在超導(dǎo)磁體兩端，并與監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，該直流控制系統(tǒng)包括直流電源模塊，具有輸出端；磁能吸收模塊，與直流電源模塊輸出端連接，其由吸收支路和續(xù)流支路組成。吸收支路與超導(dǎo)磁體串聯(lián)，其電流具有單向性；續(xù)流支路與吸收支路和超導(dǎo)磁體串聯(lián)后的電路并聯(lián)，電流方向與吸收支路相反；控制模塊，其通過信號線連接電網(wǎng)電力互感器以及直流電源模塊和磁能吸收模塊中可控電力電子開關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)線，接收電網(wǎng)和控制系統(tǒng)的電氣測量信號，識別電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并控制直流電源模塊和磁能吸收模塊的運行狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求2所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的直流電源模塊中的直流電源是單相或三相交流電整流后輸出的直流電源、或是干電池、蓄電池提供的直流電源。
4. 如權(quán)利要求3所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的單相或三相交流電整流后輸出的直流電源中包括一個或一個以上可控電力電子開關(guān)，所述的可控電力電子開關(guān)用于實現(xiàn)輸出電壓可控及輸出電流恒流可調(diào)節(jié)。
5. 如權(quán)利要求2所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的吸收支路由可控電力電子開關(guān)與磁能吸收元件并聯(lián)組成。
6. 如權(quán)利要求4和5所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的可控電力電子開關(guān)選自絕緣柵極雙極型晶體管IGBT、集成門極換向型晶閘管IGCT、門極可關(guān)斷晶閘管GTO其中之一。
7. 如權(quán)利要求5所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的磁能吸收元件為壓敏電阻、空氣放電管、固體放電管或瞬態(tài)電壓抑制器中的一種或其中幾種的組合。
8. 如權(quán)利要求2所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的續(xù)流支路由一個或者多個二極管組成。
9. 如權(quán)利要求8所述的具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，其中，所述的續(xù)流支路中的二極管為快恢復(fù)二極管。
10. —種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)限流器的控制方法，其特征在于，包括步驟1) 控制模塊通過處理接收來自電網(wǎng)中電力互感器的電氣測量信號，識別出電網(wǎng)的運行狀態(tài)，包括三種運行狀態(tài)正常運行狀態(tài)、發(fā)生短路故障和短路故障恢復(fù)狀態(tài)；2) 控制模塊在識別出電網(wǎng)運行在正常運行狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處在低壓直流恒流輸出的狀態(tài)；3) 在直流電源模塊處于低壓直流恒流輸出的狀態(tài)時，控制模塊根據(jù)電網(wǎng)負荷的大小調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)電流的大小與電網(wǎng)負荷匹配，然后回到步驟l) 一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；4) 控制模塊在識別出電網(wǎng)處于短路故障狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中的可控電力電子開關(guān)，使其處于進行磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊的可控電力電子開關(guān)，使其中斷直流輸出，然后回到步驟l)一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變；5)控制模塊在識別出電網(wǎng)處于故障恢復(fù)狀態(tài)時，控制磁能吸收模塊中可控電力電子開關(guān)，使其處于非磁能吸收的狀態(tài)；控制直流電源模塊的電力電子開關(guān)，使其處于高壓直流輸出狀態(tài)，然后回到步驟l)一直維持此循環(huán)，直到電網(wǎng)的運行狀態(tài)發(fā)生改變。
全文摘要
一種具有直流控制系統(tǒng)的飽和鐵心型超導(dǎo)故障限流器，包括超導(dǎo)磁體、電抗系統(tǒng)即鐵心和交流繞組、制冷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，還包括一直流控制系統(tǒng)，連接在超導(dǎo)磁體兩端，并與監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線連接，其包括直流電源模塊、磁能吸收模塊和控制模塊。本發(fā)明還提供該限流器的控制方法，在電網(wǎng)正常運行時，直流控制系統(tǒng)中的控制模塊根據(jù)電網(wǎng)中負荷的大小，自動調(diào)節(jié)超導(dǎo)磁體內(nèi)直流勵磁電流的大小；在電網(wǎng)發(fā)生短路故障的時候，主動切斷直流回路，同時對超導(dǎo)磁體內(nèi)的磁能進行釋放，并對過電壓進行箝制，限流器的全部鐵心參與限流；在電網(wǎng)的故障消除或者切除后，控制模塊通過電力電子開關(guān)，提高電源輸出電壓，強迫超導(dǎo)磁體迅速充磁，限流器可快速恢復(fù)到低阻態(tài)。
文檔編號H02H9/02GK101546908SQ20081008428
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者熠 何, 贏 信, 吳愛國, 曹正建, 胡曉明, 龔偉志 申請人:北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司;天津大學(xué)