专利名称：一种晶闸管控制的短路电流限制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种晶闸管控制的短路电流限制
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背景技术：
随着电力系统的不断发展，发电容量的不断上升，电力系统发生短路引起的短路 电流很大。电力系统发生短路引起的短路电流对电力系统的危害是很大的。因此，减小短 路电流，可减小电力设备在短路时的损害程度，提高电力系统的稳定性。近年来研究限制短路电流的方法与装置(也称短路电流限制器)成为热门课题。发明专利号为2003101235398的“超导饱和铁心故障限流器”提出了一种利用磁 饱和电抗器铁芯的饱和特性构成电流限制器，这种故障限流器需要超导材料，价格贵，超导 材料性能不稳定，维护设备复杂。发明专利号为20041008(^846的“一种故障电流限制器” 也提出了一种利用磁饱和电抗器铁芯的饱和特性构成电流限制器，这种电流限制器的缺点 是给直流线圈提供直流电流的电路复杂；限制短路电流的效果有限；只有限制短路电流 作用，性价比不高，等等。发明专利号为2008101604501的“一种磁饱和电抗器短路电流限制装置”; 2008101592788的“短路电流限制装置及方法”;2010105753926的“具有柔性开关特性的电 流限制装置及方法”；2011100018162的“一种三相电流限制装置及方法”；提出了各种各具 特色的电流限制装置及方法。但是，这些装置经济性不够好，不够简单。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种经济性更好、结构更简单的晶闸 管控制的短路电流限制器。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种晶闸管控制的短路电流限制器，它包括由电抗线圈Ll和直流线圈L2组成的饱和 电抗器，电抗线圈Ll作为交流电流通路，直流线圈L2作为直流电流通路，电抗线圈Ll与直 流线圈L2通过饱和电抗器内部的闭环铁芯相互作用；电抗线圈Ll的一端与全桥整流电路 的一个输入端连接；电抗线圈Ll的另一端及全桥整流电路的另一输入端与外部电路连接； 整流电路输出端与一个正向二极管D7和直流线圈L2串行连接，并形成闭环；
在全桥整流电路的两输入端间反向并联两个晶闸管D5和晶闸管D6 ；两个反向并联的 晶闸管分别由各自的控制模块控制；
各控制模块有三个端子，其中两个端子与所控晶间管D5或晶间管D6的正极和负极连 接，第三个端子则与所控晶闸管D5或晶闸管D6的触发端连接。所述直流线圈L2两端还并联压敏电阻Rl和电容Cl。
所述电抗线圈Ll为一个线圈，或多个线圈串/并联组成。所述直流线圈L2为一个线圈，或多个线圈串和/或并联组成。所述全桥整流电路由二极管D1-D4组成。所述两控制模块与晶闸管D5和晶闸管D6正、负极连接的端子在正向电压小于设 定值时，与晶闸管D5和D6触发端连接的端子不发触发脉冲；当与晶闸管D5、晶闸管D6正、 负极连接的端子在正向电压大于设定值时，与晶闸管D5和晶闸管D6触发端连接的端子发 触发脉冲，触发晶闸管D5和晶闸管D6导通。本发明的有益效果是直流控制电路结构简单、经济。晶闸管正向触发导通后，反 向自动关闭；电力系统发生短路时，晶闸管正向触发导通后饱和电抗器限制短路电流；电 力系统发生短路消除后，一种晶闸管控制的短路电流限制器自动恢复正常运行。一种晶闸 管控制的短路电流限制器对于外部，只需要一个输入端和一个输出端，作为二端口元件使 用，使用非常方便。一种晶闸管控制的短路电流限制器实际是二端口非线性元件，通过元件 的电流小于额定值时，元件的电抗很小；通过元件的电流大于额定值时，元件的电抗值随着 电流的增大而快速增大。
图1表示一种晶闸管控制的短路电流限制器的结构与连接方式。其中，1.电抗线圈端子I，2.电抗线圈端子II，3.直流线圈端子I，4.直流线圈 端子Π，5.输出端子，6.饱和电抗器。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。一种晶闸管控制的短路电流限制器如图1所示。饱和电抗器有四个端子；电抗线 圈端子Il和电抗线圈端子112连接饱和电抗器内部电抗线圈Li，提供交流电流通路；直流 线圈端子13和直流线圈端子114连接饱和电抗器内部直流线圈L2，提供直流电流通路；电 抗线圈Ll与直流线圈L2通过饱和电抗器内部的闭环铁芯相互作用；图1表示的一种可控 饱和电抗器的结构与连接方式中的饱和电抗器6是示意图。饱和电抗器6中的电抗线圈Ll可以是多个线圈串、并联组成，饱和电抗器6中的 直流线圈L2可以是多个线圈串、并联组成。这样，可使饱和电抗器6的电抗线圈Ll的交流 电流对直流回路不产生影响。饱和电抗器6对外表现为两个交流电抗线圈端子Il和电抗 线圈端子112，两个直流线圈端子13和直流线圈端子114。饱和电抗器6可选用发明专利 号为20101057539 的“具有柔性开关特性的电流限制装置及方法”的饱和电抗器，也可 选用发明专利号为2010105840411的“一种饱和电抗器”所表述的饱和电抗器，或选用其 他型式的饱和电抗器。整流电路是由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的全桥整流电路； 所述直流线圈L2的两端分别并联有饱和电抗器中的直流线圈两端并联电容Cl和并联压敏 电阻R1。；整流电路的两个输入端与饱和电抗器的电抗线圈Ll串行连接于装置的输入与输 出端子5 ；—对反向并联的晶闸管D5和晶闸管D6并联于全桥整流电路的输入端。反向并 联的晶闸管D5受控制模块Ml控制，晶闸管D6受控制模块M2控制。整流电路输出端与一个正向二极管D7和直流线圈L2串行连接，并形成闭环；
控制模块有三个端子，分别称为①号端子、②号端子、③号端子；控制模块Ml的①号端 子连接所控制的晶闸管D5的正极，控制模块②号端子连接所控制的晶闸管D5的负极，控制 模块③号端子连接所控制的晶间管D5的触发端子。控制模块M2的①号端子连接所控制的晶闸管D6的正极，控制模块②号端子连接 所控制的晶闸管D6的负极，控制模块③号端子连接所控制的晶闸管D6的触发端子。电抗线圈端子Il为装置输入端子，连接电力系统输电回路电源侧，输出端子5接 电力系统输电回路负荷侧。当电力系统输送正常电流时，控制模块Ml和控制模块M2的①、②号端子正向电压 小于设定值时，③号端子不发触发脉冲；反向并联的晶闸管D5和晶闸管D6处于截至状态， 流入可控饱和电抗器的交流电流不经过反向并联的晶闸管D5和晶闸管D6流通，全部输入 全桥整流电路，经全桥整流电路整流后给直流线圈L2提供直流电流；饱和电抗器铁芯处于 设定的最大饱和状态；饱和电抗器6的电抗线圈Ll的电抗为装置的最小值。当电力系统发生短路时，短路电流增大，①、②号端子正向电压增大，且大于设定 值时，③号端子发触发脉冲，触发晶闸管导通。晶闸管D5和晶闸管D6导通时，全桥整流电 路输入端的正方向和反方向电压都被晶闸管D5和晶闸管D6的正向导通电压所限制。全桥 整流电路要给饱和电抗器直流线圈L2送电，全桥整流电路输入端的电压至少要大于全桥 整流电路两个二极管的管压降，再加上一个二极管D7的管压降。可见，流入可控饱和电抗 器的电流全部经晶间管D5和晶间管D6流通，不再流经饱和电抗器直流线圈L2，饱和电抗器 直流线圈L2中的电流下降为零，饱和电抗器铁芯完全脱离饱和状态；饱和电抗器的电抗线 圈Ll的电抗变为装置的最大值。从而达到限制交流电流幅值的目的。二极管D7可以采用 二个以上的二极管串联，增大管压降，晶闸管D5和晶闸管D6导通时减小流入直流线圈的电 流。电容Cl减小干扰脉冲，防止控制模块误触发晶闸管。压敏电阻Rl减小高压干扰脉冲，保护半导体器件。本发明的一种晶闸管控制的短路电流限制器可用现有技术设计制造，完全可以实 现。有广阔应用前景。
权利要求
1.一种晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，它包括由电抗线圈Ll和直流线圈 L2组成的饱和电抗器，电抗线圈Ll作为交流电流通路，直流线圈L2作为直流电流通路，电 抗线圈Ll与直流线圈L2通过饱和电抗器内部的闭环铁芯相互作用；电抗线圈Ll的一端与 全桥整流电路的一个输入端连接；电抗线圈Ll的另一端及全桥整流电路的另一输入端与 外部电路连接；整流电路输出端与一个正向二极管D7和直流线圈L2串行连接，并形成闭 环；在全桥整流电路的两输入端间反向并联两个晶闸管D5和晶闸管D6 ；两个反向并联的 晶闸管分别由各自的控制模块控制；各控制模块有三个端子，其中两个端子与所控晶间管D5或晶间管D6的正极和负极连 接，第三个端子则与所控晶闸管D5或晶闸管D6的触发端连接。
2.如权利要求1所述的晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，所述直流线圈L2两 端还并联压敏电阻Rl和电容Cl。
3.如权利要求1所述的晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，所述电抗线圈Ll为 一个线圈，或多个线圈串/并联组成。
4.如权利要求1所述的晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，所述直流线圈L2为 一个线圈，或多个线圈串和/或并联组成。
5.如权利要求1所述的晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，所述全桥整流电路 由二极管D1-D4组成。
6.如权利要求1所述的晶闸管控制的短路电流限制器，其特征是，所述两控制模块与 晶闸管D5和晶闸管D6正、负极连接的端子在正向电压小于设定值时，与晶闸管D5和D6触 发端连接的端子不发触发脉冲；当与晶闸管D5、晶闸管D6正、负极连接的端子在正向电压 大于设定值时，与晶间管D5和晶间管D6触发端连接的端子发触发脉冲，触发晶间管D5和 晶闸管D6导通。
全文摘要
本发明涉及一种晶闸管控制的短路电流限制器。它由电抗线圈L1和直流线圈L2组成饱和电抗器，电抗线圈L1作为交流电流通路，直流线圈L2作为直流电流通路，电抗线圈L1与直流线圈L2通过饱和电抗器内部的闭环铁芯相互作用；电抗线圈L1的一端与全桥整流电路的一个输入端连接电抗线圈L1的另一端及全桥整流电路的另一输入端与外部电路连接；整流电路输出端与一个正向二极管D7和直流线圈L2串行连接，并形成闭环；在全桥整流电路的两输入端间反向并联两个晶闸管D5和晶闸管D6；两个反向并联的晶闸管分别由各自的控制模块控制；各控制模块有三个端子，其中两个端子与所控晶闸管D5或晶闸管D6的正极和负极连接，第三个端子则与所控晶闸管D5或晶闸管D6的触发端连接。
文档编号H02H9/02GK102130447SQ20111007313
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者李晓明 申请人:山东大学