基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術】
[0002]電能是廣泛應用于工業(yè)和人們日常生活中的一種基礎能源。近年來，隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展，變速傳動和電力電子設備在工業(yè)中大量增加的使用，以及電力系統(tǒng)大量增加使用電力電容器，使得電能質量和諧波問題越來越受到關注。非線性、沖擊性等負荷不僅引起了電壓波動、無功功率增加和三相不平衡等危害，還給電網(wǎng)中注入大量的諧波，這給電網(wǎng)帶來額外負擔同時，嚴重影響電力系統(tǒng)供電質量。一方面由于無功補償調節(jié)不力而使得電網(wǎng)電壓偏高或偏低，導致電壓幅值達不到電能質量要求。另一方面電力電子裝置等負荷的非線性使得電網(wǎng)電壓、電流產生畸變，諧波在電網(wǎng)中的含量不斷上升，造成了對電力系統(tǒng)安全以及穩(wěn)定的潛在危害，很大的影響到周邊的電氣環(huán)境，是電網(wǎng)的一大公害。
[0003]電力系統(tǒng)運行首要是能夠保證安全可靠地發(fā)供電，這不僅關系到社會工農業(yè)正常生產和社會有序運轉，還是保障公民人身財產安全和國家穩(wěn)定的必要條件。近年來隨著光伏、風電等分布式發(fā)電技術地不斷發(fā)展，造成電力系統(tǒng)結構日益復雜和規(guī)模不斷擴大，從而使得電力系統(tǒng)故障短路電流不斷增大。一旦短路故障發(fā)生，成千上萬安培的故障電流不僅會燒毀電氣設備，導致火災，使得電力系統(tǒng)崩潰瓦解，而且會直接傷害在附近作業(yè)群眾的人身安全。同時，各種沖擊性負荷以及電力電子非線性裝置的不斷入網(wǎng)，導致系統(tǒng)諧波、電壓波動等電能問題不斷惡化，直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)及控制方法，能夠抑制電壓諧波，提高電網(wǎng)系統(tǒng)電壓質量穩(wěn)定負荷電壓，限制故障電流，抑制短路故障發(fā)生到繼電保護動作之間電網(wǎng)承受大短路電流，提高電網(wǎng)安全性。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)，包括:
[0006]第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路、第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路、第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路和橋式短路故障限流電路；
[0007]其中，所述橋式短路故障限流電路包括第一晶閘管橋臂、第二晶閘管橋臂、第三晶閘管橋臂和限流電感橋臂；
[0008]所述第一晶閘管橋臂、所述第二晶閘管橋臂、所述第三晶閘管橋臂和所述限流電感橋臂并聯(lián)連接；
[0009]所述第一晶閘管橋臂的中點與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端a連接，所述第二晶閘管橋臂的中點與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端b連接，所述第三晶閘管橋臂的中點與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端c連接，所述限流電感橋臂的中點分別與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端a’連接、第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端b’連接、第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端C’連接。
[0010]進一步地，所述系統(tǒng)還包括第一直流源、第二直流源、第三直流源；
[0011]所述第一直流源與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸入端連接，用于對所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路供電；
[0012]所述第二直流源與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸入端電流連接，用于對所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路供電；
[0013]所述第三直流源與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸入端電流連接，用于對所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路供電；
[0014]進一步地，所述系統(tǒng)還包括第一輸出濾波電路、第二輸出濾波電路、第三輸出濾波電路；
[0015]所述第一輸出濾波電路與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路和電網(wǎng)連接，用于對所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路輸出的電壓進行濾波，并將濾波后的電壓輸出到電網(wǎng)；
[0016]所述第二輸出濾波電路與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路和電網(wǎng)連接，用于對所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路輸出的電壓進行濾波，并將濾波后的電壓輸出到電網(wǎng)；
[0017]所述第三輸出濾波電路與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路和電網(wǎng)連接，用于對所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路輸出的電壓進行濾波，并將濾波后的電壓輸出到電網(wǎng)。
[0018]進一步地，所述第一輸出濾波電路包括第一電感、第二電感和第一電容，所述第一電感與所述第一電容并聯(lián)連接后與所述第二電感串聯(lián)連接，所述第二電感與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端a連接，所述第一電容與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端a’連接，所述第一電感與所述電網(wǎng)連接；
[0019]所述第二輸出電路包括第三電感、第四電感和第二電容，所述第三電感與所述第二電容并聯(lián)連接后與所述第四電感串聯(lián)連接，所述第四電感與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端b連接，所述第二電容與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端b’連接，所述第三電感與所述電網(wǎng)連接；
[0020]所述第三輸出電路包括所述第五電感、所述第六電感和所述第三電容，所述第五電感與所述第三電容并聯(lián)連接后與所述第六感串聯(lián)連接，所述第六電感與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端a連接，所述第三電容與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端a’連接，所述第五電感與所述電網(wǎng)連接。
[0021]進一步地，所述第一晶閘管橋臂由兩個晶閘管串聯(lián)構成，兩個晶閘管的連接點為所述第一晶閘管橋臂的中點；
[0022]所述第二晶閘管橋臂由兩個晶閘管串聯(lián)構成，兩個晶閘管的連接點為所述第二晶閘管橋臂的中點；
[0023]所述第三晶閘管橋臂由兩個晶閘管串聯(lián)構成，兩個晶閘管的連接點為所述第三晶閘管橋臂的中點；
[0024]所述限流電感橋臂由兩個電感串聯(lián)構成，兩個電感的連接點為所述限流電感橋臂的中點。
[0025]進一步地，所述限流電感橋臂中的兩個電感的感抗相同。
[0026]進一步地，所述第一晶閘管橋臂的第二晶閘管和第五晶閘管、所述第二晶閘管橋臂的第三晶閘管和第六晶閘管、所述第三晶閘管橋臂的第一晶閘管和第四晶閘管的參數(shù)都相同。
[0027]第二方面，本發(fā)明通一種用于控制橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)的方法，包括:
[0028]在負荷系統(tǒng)中，任兩相電壓發(fā)生相間短路或者任兩相電壓發(fā)生接地短路時，且檢測短路電流，若所述短路電流大于預設的電流值時，則僅封鎖與所述短路電流相對應的級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路，并導通與所述級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路相對應的橋式短路故障限流電路中晶閘管橋臂上的晶閘管；
[0029]所述橋式短路故障限流電路中限流電感橋臂上的電感與輸出濾波電路進行串并聯(lián)連接，接入電網(wǎng)實現(xiàn)限制短路電流；
[0030]進一步地，所述方法還包括:在負荷系統(tǒng)中，三相電壓發(fā)生短路或者三相電壓發(fā)生接地短路時，且檢測短路電流，若所述短路電流大于預設的電流值時，則封鎖與所述三相電壓相對應的級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路，并導通橋式短路故障限流電路中晶閘管橋臂上的全部晶閘管；
[0031 ] 所述橋式短路故障限流電路中限流電感橋臂上的電感與輸出濾波電路進行串并聯(lián)連接，接入電網(wǎng)實現(xiàn)限制短路電流。
[0032]進一步地，所述方法還包括:在負荷系統(tǒng)中，任一相電壓發(fā)生接地短路時，所述橋式短路故障限流電路中晶閘管不導通。
[0033]由上述技術方案可知，通過本發(fā)明提供的基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)及控制方法，其中系統(tǒng)包括:第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路、第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路、第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路和橋式短路故障限流電路；其中，所述橋式短路故障限流電路包括第一晶閘管橋臂、第二晶閘管橋臂和第三晶閘管橋臂；所述第一晶閘管橋臂、所述第二晶閘管橋臂、所述第三晶閘管橋臂和所述限流電感橋臂并聯(lián)連接；所述第一晶閘管橋臂的中點與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端a連接，所述第二晶閘管橋臂的中點與所述第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端b連接，所述第三晶閘管橋臂的中點與所述第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路的輸出端c連接，所述限流電感橋臂的中點分別與所述第一級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端a’連接、第二級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端b’連接、第三級聯(lián)動態(tài)電壓補償電路另一輸出端c’連接。通過本發(fā)明提供的基于橋式電路的短路故障限流系統(tǒng)及控制方法，能夠抑制電壓諧波，提高電網(wǎng)系統(tǒng)電壓質量穩(wěn)定負荷電壓，限制故障電流，抑制短路故障發(fā)生到繼電保護動作之間電網(wǎng)承受大短路電流，提高電網(wǎng)安全性。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面對實施例或現(xiàn)有技