直流固态短路限流器、其控制方法及柔性直流供电系统与流程

本申请涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种直流固态短路限流器、直流固态短路限流器的控制方法及柔性直流供电系统。

背景技术：

1、柔性直流供电模式因其传输损耗低、运行模式灵活等优点，被用于机车和船舶等牵引系统。然而，在发生短路故障时，较低的短路阻抗会带来较高的短路故障电流上升率和短路故障电流峰值，进而导致限流器的开关器件的开关损耗高。

2、因此，亟需一种开关损耗较低的限流器来解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种直流固态短路限流器、直流固态短路限流器的控制方法及柔性直流供电系统，以至少解决现有技术中的限流器的开关器件的开关损耗高的问题。

2、根据本申请的一方面，提供了一种直流固态短路限流器，包括辅助关断模块、主通流模块以及限流模块，其中，所述辅助关断模块的第一端为所述直流固态短路限流器的输入端，所述辅助关断模块的第二端分别与所述主通流模块的第一端和所述限流模块的第一端电连接，所述主通流模块的第二端与所述限流模块的第二端电连接并且为所述直流固态短路限流器的输出端，所述主通流模块至少包括多个电力电子器件，所述辅助关断模块用于降低所述电力电子器件关断时的关断电流，并将所述关断电流输入至所述限流模块，所述限流模块用于接收所述关断电流并进行限流。

3、可选地，所述辅助关断模块包括第一阻抗、第二阻抗、第三阻抗、第一开关器件以及第四阻抗，其中，所述第一阻抗的第一端、所述第二阻抗的第一端以及所述第一开关器件的第一端电连接，并且为所述辅助关断模块的第一端，所述第一阻抗的第二端、所述第三阻抗的第二端以及所述第四阻抗的第二端电连接，并且为所述辅助关断模块的第二端，所述第二阻抗的第二端与所述第三阻抗的第一端电连接，所述第一开关器件的第二端与所述第四阻抗的第一端电连接。

4、可选地，所述第一阻抗为耦合电感，所述第二阻抗为电容，所述第三阻抗和所述第四阻抗为电阻，所述第一开关器件为二极管，所述第一开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第一开关器件的第二端为所述二极管的正极端。

5、可选地，所述主通流模块包括第二开关器件、第三开关器件、多个所述电力电子器件、第五阻抗、第六阻抗、第四开关器件以及第五开关器件，其中，多个所述电力电子器件依次串联，所述第二开关器件的第一端与所述第四开关器件的第一端电连接并且为所述主通流模块的第一端：所述第二开关器件的第二端、所述第三开关器件的第一端、第一个所述电力电子器件的第一端以及所述第五阻抗的第一端电连接，所述第三开关器件的第二端与所述第五开关器件的第二端电连接并且为所述主通流模块的第二端，所述第五阻抗的第二端与所述第六阻抗的第一端电连接，所述第六阻抗的第二端、最后一个所述电力电子器件的第二端、所述第四开关器件的第二端以及所述第五开关器件的第一端电连接。

6、可选地，所述第二开关器件、所述第三开关器件、所述第四开关器件以及所述第五开关器件为二极管，所述第二开关器件的第一端为所述二极管的正极端，所述第二开关器件的第二端为所述二极管的负极端，所述第三开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第三开关器件的第二端为所述二极管的正极端，所述第四开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第四开关器件的第二端为所述二极管的正极端，所述第五开关器件的第一端为所述二极管的正极端，所述第五开关器件的第二端为所述二极管的负极端，所述电力电子器件为金属氧化物半导体场效应晶体管、集成门极换向晶闸管、绝缘门极双极晶体管、注入增强型门极晶体管以及门极关断晶闸管中的一种，所述第五阻抗为电阻，所述第六阻抗为电容。

7、可选地，所述限流模块包括第七阻抗，所述第七阻抗的第一端为所述限流模块的第一端，所述第七阻抗的第二端为所述限流模块的第二端。

8、可选地，所述第七阻抗为电阻。

9、根据本申请的另一方面，提供了一种任意一种所述的直流固态短路限流器的控制方法，包括：确定所述直流固态短路限流器的输入端的输入电流是否大于电流阈值，在所述直流固态短路限流器的输入端的输入电流大于所述电流阈值的情况下，控制所述主通流模块的所述电力电子器件关断；控制所述辅助关断模块工作，以降低所述电力电子器件关断时的关断电流；控制所述限流模块工作，以接收所述关断电流并进行限流。

10、可选地，控制所述限流模块工作之后，所述方法还包括：确定所述直流固态短路限流器的输入端的输入电流是否大于电流阈值，在所述直流固态短路限流器的输入端的输入电流小于等于所述电流阈值的情况下，控制所述辅助关断模块停止工作。

11、根据本申请的再一方面，提供了一种柔性直流供电系统，包括：直流供电系统；任意一种所述的直流固态短路限流器，所述直流固态短路限流器与所述直流供电系统电连接；控制器，与所述直流固态短路限流器电连接，并且用于执行任意一种所述的直流固态短路限流器的控制方法。

12、应用本申请的技术方案，直流固态短路限流器包括辅助关断模块、主通流模块以及限流模块，辅助关断模块的第一端为直流固态短路限流器的输入端，辅助关断模块的第二端分别与主通流模块的第一端和限流模块的第一端电连接，主通流模块的第二端与限流模块的第二端电连接并且为直流固态短路限流器的输出端，主通流模块至少包括多个电力电子器件，辅助关断模块用于降低电力电子器件关断时的关断电流，并将关断电流输入至限流模块，限流模块用于接收关断电流并进行限流。在直流系统中出现故障的情况下，主通流模块中的电力电子器件通过关断以对故障电流进行限流，然而，在关断过程中会产生较大的关断电流，导致电力电子器件的开关损耗较高。通过增设与主通流模块连接的辅助关断模块，可以限制主通流模块中的电力电子器件在关断时刻的关断电流，进一步降低电力电子器件的开关损耗，进而解决现有技术中限流器的开关器件损耗高的技术问题。

技术特征：

1.一种直流固态短路限流器，其特征在于，包括辅助关断模块、主通流模块以及限流模块，其中，所述辅助关断模块的第一端为所述直流固态短路限流器的输入端，所述辅助关断模块的第二端分别与所述主通流模块的第一端和所述限流模块的第一端电连接，所述主通流模块的第二端与所述限流模块的第二端电连接并且为所述直流固态短路限流器的输出端，所述主通流模块至少包括多个电力电子器件，所述辅助关断模块用于降低所述电力电子器件关断时的关断电流，并将所述关断电流输入至所述限流模块，所述限流模块用于接收所述关断电流并进行限流。

2.根据权利要求1所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述辅助关断模块包括第一阻抗、第二阻抗、第三阻抗、第一开关器件以及第四阻抗，其中，所述第一阻抗的第一端、所述第二阻抗的第一端以及所述第一开关器件的第一端电连接，并且为所述辅助关断模块的第一端，所述第一阻抗的第二端、所述第三阻抗的第二端以及所述第四阻抗的第二端电连接，并且为所述辅助关断模块的第二端，所述第二阻抗的第二端与所述第三阻抗的第一端电连接，所述第一开关器件的第二端与所述第四阻抗的第一端电连接。

3.根据权利要求2所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述第一阻抗为耦合电感，所述第二阻抗为电容，所述第三阻抗和所述第四阻抗为电阻，所述第一开关器件为二极管，所述第一开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第一开关器件的第二端为所述二极管的正极端。

4.根据权利要求1所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述主通流模块包括第二开关器件、第三开关器件、多个所述电力电子器件、第五阻抗、第六阻抗、第四开关器件以及第五开关器件，其中，多个所述电力电子器件依次串联，所述第二开关器件的第一端与所述第四开关器件的第一端电连接并且为所述主通流模块的第一端：所述第二开关器件的第二端、所述第三开关器件的第一端、第一个所述电力电子器件的第一端以及所述第五阻抗的第一端电连接，所述第三开关器件的第二端与所述第五开关器件的第二端电连接并且为所述主通流模块的第二端，所述第五阻抗的第二端与所述第六阻抗的第一端电连接，所述第六阻抗的第二端、最后一个所述电力电子器件的第二端、所述第四开关器件的第二端以及所述第五开关器件的第一端电连接。

5.根据权利要求4所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述第二开关器件、所述第三开关器件、所述第四开关器件以及所述第五开关器件为二极管，所述第二开关器件的第一端为所述二极管的正极端，所述第二开关器件的第二端为所述二极管的负极端，所述第三开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第三开关器件的第二端为所述二极管的正极端，所述第四开关器件的第一端为所述二极管的负极端，所述第四开关器件的第二端为所述二极管的正极端，所述第五开关器件的第一端为所述二极管的正极端，所述第五开关器件的第二端为所述二极管的负极端，所述电力电子器件为金属氧化物半导体场效应晶体管、集成门极换向晶闸管、绝缘门极双极晶体管、注入增强型门极晶体管以及门极关断晶闸管中的一种，所述第五阻抗为电阻，所述第六阻抗为电容。

6.根据权利要求1所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述限流模块包括第七阻抗，所述第七阻抗的第一端为所述限流模块的第一端，所述第七阻抗的第二端为所述限流模块的第二端。

7.根据权利要求6所述的直流固态短路限流器，其特征在于，所述第七阻抗为电阻。

8.一种权利要求1至6中任意一项所述的直流固态短路限流器的控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制所述限流模块工作之后，所述方法还包括：

10.一种柔性直流供电系统，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供了一种直流固态短路限流器、其控制方法及柔性直流供电系统。该直流固态短路限流器，包括辅助关断模块、主通流模块以及限流模块，辅助关断模块的第一端为直流固态短路限流器的输入端，辅助关断模块的第二端分别与主通流模块的第一端和限流模块的第一端电连接，主通流模块的第二端与限流模块的第二端电连接并且为直流固态短路限流器的输出端，主通流模块至少包括多个电力电子器件，辅助关断模块用于降低电力电子器件关断时的关断电流，并将关断电流输入至限流模块，限流模块用于接收关断电流并进行限流。该直流固态短路限流器解决了现有技术中的限流器的开关器件的开关损耗高的问题。

技术研发人员：李建标,陈勇,陈建福,游雪峰,裴星宇,杨锐雄,程旭,吴宏远,李振聪,曹安瑛,李文晖,刘尧,刘仁亮,刘迪燊,杨凯帆,赵嘉,赖嘉源,夏子鹏
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24