一種並聯型多目標短路電流故障限流器的製作方法
2023-05-05 03:50:11
專利名稱：一種並聯型多目標短路電流故障限流器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力設備，特別涉及一種並聯型多目標短路電流故障限流器。
背景技術：
隨著我國電力系統負荷的迅速增長以及大容量機組的不斷投入運行，電力系統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，常規做法是在電網中串入短路限流電抗器。除此之外，現代電力負荷用電中電力電子技術日益普遍。這些電力電子變換設備幾乎都離不開整流器的應用。因而，整流類負載造成的諧波與無功問題已成為電力系統電能質量的主要問題。
發明內容本實用新型是針對現在短路限流電抗器會產生無功損耗的問題，提出了一種並聯型多目標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，不僅補償負載的諧波與無功電流，而且補償串聯限流電抗器帶來無功損耗。本實用新型的技術方案為一種並聯型多目標短路電流故障限流器，補償電路通過開關並聯接在限流電抗器和非線性負載之間，補償電路包括大容量的無源濾波器、小容量的有源濾波器和基波諧振支路，大容量的無源濾波器與基波諧振支路串聯，有源濾波器並聯在基波諧振支路上。所述大容量的無源濾波器由5次、7次和高通LC濾波電路並聯組成。所述有源濾波器由全控型電力半導體器件和直流支撐電容並聯構成。所述基波諧振支路由電感電容組成，無源濾波器串聯基波諧振支路中電容接地， 基波諧振支路中電感串聯有源濾波器後並聯與基波諧振支路電容兩端。本實用新型的有益效果在於本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器，在投入使用時補償負載的諧波與無功電流，而且補償串聯限流電抗器帶來無功損耗。降低了 APF的容量與系統的諧波電流與電壓含量，並且具有良好的短路電流限制水平。
圖1為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中主電路結構圖；圖2為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中單相等效電路圖；圖3為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中單相基波等效圖；圖4為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中單相電源諧波電壓單獨作用等效電路圖；圖5為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中負載諧波電流單獨作用單相等效電路圖；圖6為本實用新型並聯型多目標短路電流故障限流器中指令電流運算與直流側電壓控制環節圖。
具體實施方式
傳統的短路故障限流電抗器在電力系統發生短路故障時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，必須另加無功補償設備。本實用新型的目的就是針對這一缺點設計出一種並聯型多目標短路電流故障限流器。系統的主電路結構如圖1所示，&為電源內部等效阻抗，限流電抗器Lftl前串聯的 Vs為電壓源，補償電路通過開關S並聯接在限流電抗器Lftl和非線性負載之間。補償電路主要由三個部分構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構成的基波諧振支路，大容量的無源濾波器與基波諧振支路串聯，有源濾波器並聯在基波諧振支路上。有源濾波器主電路是由全控型電力半導體器件IGBT和直流支撐電容C並聯構成。LpC1用來分流基波無功電流。諧波源為帶阻感負載的三相橋式整流電路。 APF等效為受控電流源。當系統正常運行時，開關S閉合，限流電抗器Lfd串聯在線路上，補償電路補償無功與諧波。如果系統在負荷側發生短路，則開關S斷開，限流電抗器Lftl相當於一個大負載串聯大電路，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。本系統中通過檢測負載電流的諧波成分，將有源濾波器控制為受控電流源iAPF。如圖2所示為單相等效電路，電壓源Vs分解為基波電壓分量Vsf和諧波電壓分量 Vsh ；負載電流分解為基波電流分量、和諧波電流分量imt為電源內部等效阻抗；Lfcl為短路限流電抗器；LF、CF分別為5次、7次單調濾波器和高通濾波器的總電感和總電容^pC1 分別為基波諧振支路的電感和電容。有源濾波器電流iAPF= kiLh (1)根據疊加原理，將電路分解為三部分，電源基波電壓和負載基波電流的等效電路，電源諧波電壓的等效電路和負載諧波電流的等效電路如圖3所示為基波等效電路圖，由於有源濾波器僅輸出諧波電流，所以在電源基波電壓和負載基波電流作用下，相當於開路；基波諧振支路在基波下處於諧振狀態，可看作短路，其電壓為零。從電路中可以看出，在基波下，濾波器相當於無功補償器，起到補償固定無功的作用。限流電抗器相當於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=0如圖4所示電源諧波電壓單獨作用等效電路，由於只考慮電源諧波電壓， 所以iAPF= kiLh=0o將Li、C1看作Zl。Lf、Cf看作ZF，系統諧波電流iSH表達式為
權利要求1.一種並聯型多目標短路電流故障限流器，其特徵在於，補償電路通過開關並聯接在限流電抗器和非線性負載之間，補償電路包括大容量的無源濾波器、小容量的有源濾波器和基波諧振支路，大容量的無源濾波器與基波諧振支路串聯，有源濾波器並聯在基波諧振支路上。
2.根據權利要求1所述並聯型多目標短路電流故障限流器，其特徵在於，所述大容量的無源濾波器由5次、7次和高通LC濾波電路並聯組成。
3.根據權利要求1所述並聯型多目標短路電流故障限流器，其特徵在於，所述有源濾波器由全控型電力半導體器件和直流支撐電容並聯構成。
4.根據權利要求1所述並聯型多目標短路電流故障限流器，其特徵在於，所述基波諧振支路由電感電容組成，無源濾波器串聯基波諧振支路中電容接地，基波諧振支路中電感串聯有源濾波器後並聯與基波諧振支路電容兩端。
專利摘要本實用新型涉及一種並聯型多目標短路電流故障限流器，補償電路通過開關並聯接在限流電抗器和非線性負載之間，補償電路包括大容量的無源濾波器、小容量的有源濾波器和基波諧振支路，大容量的無源濾波器與基波諧振支路串聯，有源濾波器並聯在基波諧振支路上。當系統正常運行時，開關閉合，限流電抗器串聯在線路上，混合型補償電路補償無功與諧波。如果系統在負荷側發生短路，則開關S斷開，限流電抗器Lfcl相當於一個大負載串聯大電路，使故障電流受到限制。此限流器補償負載的諧波與無功電流，而且補償串聯限流電抗器帶來無功損耗。降低了APF的容量與系統的諧波電流與電壓含量，並且具有良好的短路電流限制水平。
文檔編號H02J3/18GK202076788SQ20112016431
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者林春花, 申燕飛, 白潔, 馬俊領 申請人:上海理工大學