專利名稱：并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電流故障限流器，尤其涉及一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器。
背景技術(shù)：
隨著我國電力系統(tǒng)負(fù)荷的迅速增長以及大容量機(jī)組的不斷投入運(yùn)行，電力系統(tǒng)的短路電流水平日益增加。為了滿足短路電流提高所帶來的更苛刻的要求，常規(guī)做法是在電網(wǎng)中串入短路限流電抗器。除此之外，現(xiàn)代電力負(fù)荷用電中電力電子技術(shù)日益普遍。這些電力電子變換設(shè)備幾乎都離不開整流器的應(yīng)用。傳統(tǒng)的短路故障限流電抗器在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)快速插入等值阻抗可以限制短路電流，但會造成正常情況下的無功損耗，必須另加無功補(bǔ)償設(shè)備。綜上所述，整流類負(fù)載造成的諧波與無功問題已成為電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的主要問題，本發(fā)明則為了解決上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，不僅可以補(bǔ)償負(fù)載的諧波與無功電流，而且可以補(bǔ)償串聯(lián)限流電抗器帶來無功損耗。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，所述限流器通過開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lfd和非線性負(fù)載之間；所述限流器包括依次連接的無源濾波器、基波諧振支路、有源電力濾波器；所述無源濾波器通過所述開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lftl和非線性負(fù)載之間；所述基波諧振支路包括并聯(lián)的電感Lp電容C1 ； 所述有源電力濾波器主電路是由全控型電力半導(dǎo)體器件IGBT和直流支撐電容C 構(gòu)成。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述無源濾波器包括并聯(lián)的5次單調(diào)濾波器、7次單調(diào)濾波器和高通濾波器。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述5次單調(diào)濾波器包括串聯(lián)的電容C5、電感L5。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述7次單調(diào)濾波器包括串聯(lián)的電容C7、電感L7。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述高通濾波器包括串聯(lián)的電容Ch、電感Lh。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，將混合型有源電力濾波器與限流電抗器綜合使用，設(shè)計(jì)出一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，不僅補(bǔ)償負(fù)載的諧波與無功電流，而且補(bǔ)償串聯(lián)限流電抗器帶來無功損耗。此方法大大降低了 APF的容量與系統(tǒng)的諧波電流與電壓含量，并且具有良好的短路電流限制水平。


圖1為本發(fā)明限流器的主電路結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明限流器的單相等效電路圖。圖3為本發(fā)明限流器的單相基波等效電路。圖4為本發(fā)明限流器的單相電源諧波電壓單獨(dú)作用等效電路。圖5為本發(fā)明限流器的負(fù)載諧波電流單獨(dú)作用單相等效電路。圖6為本發(fā)明限流器的指令電流運(yùn)算與直流側(cè)電壓控制環(huán)節(jié)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一本發(fā)明揭示了一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，限流器系統(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，補(bǔ)償系統(tǒng)并聯(lián)接在限流電抗器Lfcd和非線性負(fù)載之間，&為電源內(nèi)部等效阻抗。電路主要由三個部分構(gòu)成大容量的無源濾波器(包括5次、7次和高通)、小容量的有源濾波器以及Lp C1構(gòu)成的基波諧振支路。有源電力濾波器主電路是由全控型電力半導(dǎo)體器件IGBT和直流支撐電容C構(gòu)成。L1W1用來分流基波無功電流。諧波源為帶阻感負(fù)載的三相橋式整流電路。APF等效為受控電流源。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開關(guān)S閉合，限流電抗器 Lfcl串聯(lián)在線路上，混合型有源電力濾波器補(bǔ)償無功與諧波。如果系統(tǒng)在負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路， 則開關(guān)S斷開，限流電抗器Lfcd相當(dāng)于一個大負(fù)載串聯(lián)大電路，使故障電流受到限制。從主電路圖中可以看出無源濾波器濾除了系統(tǒng)的主要諧波，所以APF僅承受較小的諧波電壓和諧波電流，故其容量大大降低。本系統(tǒng)中通過檢測負(fù)載電流的諧波成分，將有源濾波器控制為受控電流源iAPF。單相等效電路如圖2所示，電壓源Vs分解為基波電壓分量Vsf和諧波電壓分量Vsh ；負(fù)載電流分解為基波電流分量、和諧波電流分量kh，&為電源內(nèi)部等效阻抗；Lfcl為短路限流電抗器；Lf、Cf分別為5次、7次單調(diào)濾波器和高通濾波器的總電感和總電容；Lp C1分別為基波諧振支路的電感和電容。有源濾波器電流iAPF = k*iLh(1)根據(jù)疊加原理，將電路分解為三部分，電源基波電壓和負(fù)載基波電流的等效電路， 電源諧波電壓的等效電路和負(fù)載諧波電流的等效電路1基波等效電路如圖3所示為基波等效電路圖，由于有源濾波器僅輸出諧波電流，所以在電源基波電壓和負(fù)載基波電流作用下，相當(dāng)于開路；基波諧振支路在基波下處于諧振狀態(tài)，可看作短路，其電壓為零。從電路中可以看出，在基波下，濾波器相當(dāng)于無功補(bǔ)償器，起到補(bǔ)償固定無功的作用。限流電抗器相當(dāng)于一個線性電抗接到電路中，只消耗無功。電源輸出電流為基波電流。iSH = 02電源諧波電壓單獨(dú)作用等效電路如圖4所示，由于只考慮電源諧波電壓，所以iAPF = kiLh = 0。將Lp C1看作\。 Lf、Cf看作ZF，系統(tǒng)諧波電流iSH表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，其特征在于，所述限流器通過開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lfd和非線性負(fù)載之間；所述限流器包括依次連接的無源濾波器、基波諧振支路、有源電力濾波器； 所述無源濾波器通過所述開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lfd和非線性負(fù)載之間； 所述基波諧振支路包括并聯(lián)的電感Lp電容C1 ；所述有源電力濾波器主電路是由全控型電力半導(dǎo)體器件IGBT和直流支撐電容C構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，其特征在于 所述無源濾波器包括并聯(lián)的5次單調(diào)濾波器、7次單調(diào)濾波器和高通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，其特征在于 所述5次單調(diào)濾波器包括串聯(lián)的電容C5、電感L5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，其特征在于 所述7次單調(diào)濾波器包括串聯(lián)的電容C7、電感L7。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，其特征在于 所述高通濾波器包括串聯(lián)的電容Ch、電感Lh。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，所述限流器通過開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lfcl和非線性負(fù)載之間；限流器包括依次連接的無源濾波器、基波諧振支路、有源電力濾波器；無源濾波器通過所述開關(guān)S并聯(lián)接在限流電抗器Lfcl和非線性負(fù)載之間；基波諧振支路包括并聯(lián)的電感L1、電容C1；所述有源電力濾波器主電路是由全控型電力半導(dǎo)體器件IGBT和直流支撐電容C構(gòu)成。本發(fā)明將混合型有源電力濾波器與限流電抗器綜合使用，設(shè)計(jì)出一種并聯(lián)型多目標(biāo)短路電流故障限流器，不僅補(bǔ)償負(fù)載的諧波與無功電流，而且補(bǔ)償串聯(lián)限流電抗器帶來無功損耗。此方法大大降低了APF的容量與系統(tǒng)的諧波電流與電壓含量，并且具有良好的短路電流限制水平。
文檔編號H02J3/18GK102208803SQ20111014860
公開日2011年10月5日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者林春花, 申燕飛, 白潔 申請人:上海理工大學(xué)