本發(fā)明涉及一種限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)，屬于電網(wǎng)保護領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

統(tǒng)一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）是目前綜合功能最為強大的FACTS裝置。但截至目前世界范圍內(nèi)真正投入工業(yè)化運行的UPFC極少，其在工業(yè)化應(yīng)用的道路上還存在著諸多問題。例如，其必須有應(yīng)對系統(tǒng)短路故障電流和系統(tǒng)高電壓沖擊的能力以保證自身不受損害。浙江大學(xué)的學(xué)者在UPFC的基礎(chǔ)上提出一種限流式UPFC，能夠應(yīng)對短路故障和電壓沖擊，并成功試制10kV樣機。但在高壓系統(tǒng)中，限流式UPFC還存在限流式UPFC還存在短路電流對直流電容引起的充電過電壓問題等。

有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)，包括并聯(lián)在限流式UPFC的直流電容兩端的過壓保護電路、并聯(lián)變換器、串聯(lián)變換器，所述并聯(lián)變換器通過第一濾波電感與并聯(lián)變壓器相連，所述串聯(lián)變換器通過第二濾波電感與串聯(lián)變壓器相連，所述串聯(lián)變壓器的另一端與限流器相連；其中，過壓保護電路包括相互連接的限流電阻、二極管、擊穿二極管、濾波電阻、濾波電容、IGBT、IGBT驅(qū)動電路和放電電阻，其中，所述過壓保護電路由擊穿二極管觸發(fā)動作，IGBT作為放電支路的開關(guān)，擊穿二極管與限流電阻串聯(lián)，二極管為防止擊穿二極管承受反向電壓，濾波電阻和濾波電容構(gòu)成防止IGBT誤觸發(fā)的低通濾波支路，擊穿二極管的陰極與控制器信號通過一個或門連接到IGBT驅(qū)動電路，放電電阻與IGBT相連。

本發(fā)明所述的限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1、當短路故障發(fā)生后，所述過壓保護電路在限流器的配合下能極大的減少直流電容承受的沖擊電壓幅值和上升速度，并且保護自動動作，沒有時延；

2、對于電容瞬時過壓，當短路故障切除后過壓保護電路中的擊穿二極管能隨之關(guān)斷，并使限流式UPFC自動恢復(fù)正常運行，避免裝置停運；

3、由于正常工況下，直流電容的工作電壓小于擊穿二極管的擊穿電壓，即擊穿二極管處于關(guān)斷狀態(tài)，IGBT不導(dǎo)通，因此過壓保護電路對限流式UPFC的常規(guī)運行幾乎沒有影響；

4、通過對擊穿二極管、限流電阻、放電電阻、二極管和IGBT進行適當?shù)膮?shù)選取，限流式UPFC直流側(cè)過壓保護電路可適用于不同電壓等級，尤其是高壓限流式UPFC的保護。

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本實施例的限流式UPFC主拓撲圖；

圖2為本實施例的限流式UPFC直流側(cè)過壓保護電路原理圖；

圖3為本實施例的擊穿二極管符號圖；

圖4為本實施例的擊穿二極管的伏安特性圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)，包括并聯(lián)在限流式UPFC的直流電容C兩端的過壓保護電路、并聯(lián)變換器、串聯(lián)變換器，所述并聯(lián)變換器通過第一濾波電感L₁與并聯(lián)變壓器相連，所述串聯(lián)變換器通過第二濾波電感L₂與串聯(lián)變壓器T_se相連，所述串聯(lián)變壓器的另一端與限流器相連。其中，如圖2-4所示，所述過壓保護電路包括相互連接的限流電阻R₁、二極管D、擊穿二極管BOD、濾波電阻R₂、濾波電容C₂、IGBT、IGBT驅(qū)動電路和放電電阻R₃，其中，所述過壓保護電路由擊穿二極管BOD（Break Over Diode）觸發(fā)動作，IGBT作為放電支路的開關(guān)，擊穿二極管與限流電阻R₁串聯(lián)，二極管為防止擊穿二極管BOD承受反向電壓，濾波電阻R₂和濾波電容C₂構(gòu)成防止IGBT誤觸發(fā)的低通濾波支路，擊穿二極管BOD的陰極與控制器信號通過一個或門連接到IGBT驅(qū)動電路，放電電阻R₃則為大功率放電電阻，與IGBT相連。

正常工況下，直流電容C的工作電壓小于擊穿二極管BOD的擊穿電壓，即擊穿二極管BOD處于關(guān)斷狀態(tài)，IGBT不導(dǎo)通，因此該過壓保護電路對限流式UPFC的正常運行沒有影響。當故障發(fā)生后，電容C電壓超過擊穿二極管BOD的擊穿電壓U_BO，產(chǎn)生的擊穿導(dǎo)通電流峰值為：

其在圖2的M點產(chǎn)生一個電壓信號I_TmR₂，再經(jīng)過或門和IGBT驅(qū)動電路后，使得IGBT觸發(fā)導(dǎo)通，直流電容C和放電電阻R₃、IGBT構(gòu)成放電回路，有效限制了直流電容C電壓的峰值和上升速度，低通濾波支路中的濾波電容C₂也起到了短暫支撐M點電位的作用。

隨著故障切除，直流電容C電壓下降，擊穿二極管BOD和IGBT也相繼關(guān)斷，限流式UPFC恢復(fù)到正常運行狀態(tài)，因此對于瞬時電容過壓，限流式UPFC無需退出運行，該過壓保護電路的應(yīng)用可以提高裝置的可靠性。

本實施例所述的限流式UPFC直流側(cè)過壓保護系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1、當短路故障發(fā)生后，所述過壓保護電路在限流器的配合下能極大的減少直流電容C承受的沖擊電壓幅值和上升速度，并且保護自動動作，沒有時延；

2、對于電容C瞬時過壓，當短路故障切除后過壓保護電路中的擊穿二極管BOD能隨之關(guān)斷，并使限流式UPFC自動恢復(fù)正常運行，避免裝置停運；

3、由于正常工況下，直流電容C的工作電壓小于擊穿二極管BOD的擊穿電壓，即擊穿二極管BOD處于關(guān)斷狀態(tài)，IGBT不導(dǎo)通，因此過壓保護電路對限流式UPFC的常規(guī)運行幾乎沒有影響；

4、通過對擊穿二極管BOD、限流電阻R₁、放電電阻R₃、二極管D和IGBT進行適當?shù)膮?shù)選取，限流式UPFC直流側(cè)過壓保護電路可適用于不同電壓等級，尤其是高壓限流式UPFC的保護。

上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。