一种限流式UPFC直流侧过压保护系统的制作方法

本发明涉及一种限流式UPFC直流侧过压保护系统，属于电网保护领域。

背景技术：

统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）是目前综合功能最为强大的FACTS装置。但截至目前世界范围内真正投入工业化运行的UPFC极少，其在工业化应用的道路上还存在着诸多问题。例如，其必须有应对系统短路故障电流和系统高电压冲击的能力以保证自身不受损害。浙江大学的学者在UPFC的基础上提出一种限流式UPFC，能够应对短路故障和电压冲击，并成功试制10kV样机。但在高压系统中，限流式UPFC还存在限流式UPFC还存在短路电流对直流电容引起的充电过电压问题等。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种限流式UPFC直流侧过压保护系统，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种限流式UPFC直流侧过压保护系统。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种限流式UPFC直流侧过压保护系统，包括并联在限流式UPFC的直流电容两端的过压保护电路、并联变换器、串联变换器，所述并联变换器通过第一滤波电感与并联变压器相连，所述串联变换器通过第二滤波电感与串联变压器相连，所述串联变压器的另一端与限流器相连；其中，过压保护电路包括相互连接的限流电阻、二极管、击穿二极管、滤波电阻、滤波电容、IGBT、IGBT驱动电路和放电电阻，其中，所述过压保护电路由击穿二极管触发动作，IGBT作为放电支路的开关，击穿二极管与限流电阻串联，二极管为防止击穿二极管承受反向电压，滤波电阻和滤波电容构成防止IGBT误触发的低通滤波支路，击穿二极管的阴极与控制器信号通过一个或门连接到IGBT驱动电路，放电电阻与IGBT相连。

本发明所述的限流式UPFC直流侧过压保护系统具有如下优点：

1、当短路故障发生后，所述过压保护电路在限流器的配合下能极大的减少直流电容承受的冲击电压幅值和上升速度，并且保护自动动作，没有时延；

2、对于电容瞬时过压，当短路故障切除后过压保护电路中的击穿二极管能随之关断，并使限流式UPFC自动恢复正常运行，避免装置停运；

3、由于正常工况下，直流电容的工作电压小于击穿二极管的击穿电压，即击穿二极管处于关断状态，IGBT不导通，因此过压保护电路对限流式UPFC的常规运行几乎没有影响；

4、通过对击穿二极管、限流电阻、放电电阻、二极管和IGBT进行适当的参数选取，限流式UPFC直流侧过压保护电路可适用于不同电压等级，尤其是高压限流式UPFC的保护。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的限流式UPFC主拓扑图；

图2为本实施例的限流式UPFC直流侧过压保护电路原理图；

图3为本实施例的击穿二极管符号图；

图4为本实施例的击穿二极管的伏安特性图。

具体实施方式

如图1所示，一种限流式UPFC直流侧过压保护系统，包括并联在限流式UPFC的直流电容C两端的过压保护电路、并联变换器、串联变换器，所述并联变换器通过第一滤波电感L₁与并联变压器相连，所述串联变换器通过第二滤波电感L₂与串联变压器T_se相连，所述串联变压器的另一端与限流器相连。其中，如图2-4所示，所述过压保护电路包括相互连接的限流电阻R₁、二极管D、击穿二极管BOD、滤波电阻R₂、滤波电容C₂、IGBT、IGBT驱动电路和放电电阻R₃，其中，所述过压保护电路由击穿二极管BOD（Break Over Diode）触发动作，IGBT作为放电支路的开关，击穿二极管与限流电阻R₁串联，二极管为防止击穿二极管BOD承受反向电压，滤波电阻R₂和滤波电容C₂构成防止IGBT误触发的低通滤波支路，击穿二极管BOD的阴极与控制器信号通过一个或门连接到IGBT驱动电路，放电电阻R₃则为大功率放电电阻，与IGBT相连。

正常工况下，直流电容C的工作电压小于击穿二极管BOD的击穿电压，即击穿二极管BOD处于关断状态，IGBT不导通，因此该过压保护电路对限流式UPFC的正常运行没有影响。当故障发生后，电容C电压超过击穿二极管BOD的击穿电压U_BO，产生的击穿导通电流峰值为：

其在图2的M点产生一个电压信号I_TmR₂，再经过或门和IGBT驱动电路后，使得IGBT触发导通，直流电容C和放电电阻R₃、IGBT构成放电回路，有效限制了直流电容C电压的峰值和上升速度，低通滤波支路中的滤波电容C₂也起到了短暂支撑M点电位的作用。

随着故障切除，直流电容C电压下降，击穿二极管BOD和IGBT也相继关断，限流式UPFC恢复到正常运行状态，因此对于瞬时电容过压，限流式UPFC无需退出运行，该过压保护电路的应用可以提高装置的可靠性。

本实施例所述的限流式UPFC直流侧过压保护系统具有如下优点：

1、当短路故障发生后，所述过压保护电路在限流器的配合下能极大的减少直流电容C承受的冲击电压幅值和上升速度，并且保护自动动作，没有时延；

2、对于电容C瞬时过压，当短路故障切除后过压保护电路中的击穿二极管BOD能随之关断，并使限流式UPFC自动恢复正常运行，避免装置停运；

3、由于正常工况下，直流电容C的工作电压小于击穿二极管BOD的击穿电压，即击穿二极管BOD处于关断状态，IGBT不导通，因此过压保护电路对限流式UPFC的常规运行几乎没有影响；

4、通过对击穿二极管BOD、限流电阻R₁、放电电阻R₃、二极管D和IGBT进行适当的参数选取，限流式UPFC直流侧过压保护电路可适用于不同电压等级，尤其是高压限流式UPFC的保护。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。