[发明专利]基于功率器件的全控混合桥式超导限流器

说明书

技术领域

本发明涉及功率器件领域，特别涉及一种基于功率器件的全控混合桥式超导限流器。

背景技术

目前基于功率器件的桥式超导限流器主要有：1）基本二极管桥路型限流器，其桥路上功率器件为功率二极管，因而该限流器只能限制暂态电流，不能限制稳态电流，须结合断路器断开故障系统；2）基本晶闸管桥路型限流器，其桥路上功率器件为晶闸管，由于晶闸管自身过零关断特性，虽能限制暂态及稳态故障电流，但故障后需最长达10ms的响应时间；3）双线圈互感式或切换式桥路型限流器，其桥路直流侧为两个超导线圈构成的互感绕组，因而该限流器装置体积较大、成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种快速响应、既能限制暂态故障电流又能限制稳态电流的结构简单、成本较低的基于功率器件的全控混合桥式超导限流器。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于功率器件的全控混合桥式超导限流器，包括混合整流桥和控制器，所述混合整流桥包括可控功率开关管 （K1、K2、K3、K4）和功率二极管（D1、D2、D3、D4），所述功率二极管D1的负极与K1的一端相连于C端，D1的正极与K1的另一端相连于A端，D2的负极与K2的一端相连于B端，D2的正极与K2的另一端相连于D端，D3的负极与K3的一端相连，D3的正极与B端相连，K3的另一端与C端相连，D4的负极与K4的一端相连，D4的正极与D端相连，K4的另一端与A端相连，所述C端和D端为限流器的直流侧两端，所述C端与D端之间连接有超导线圈，所述A端和B端为限流器接入电力系统的两端；其中所述超导线圈置于低温冷却装置中；所述控制器用于在电力系统无负载短路故障时，控制使K1、K2关断，K3、K4导通，当检测到电力系统发生短路故障且故障短路电流达到预设的阈值后，控制使K1、K2导通，K3、K4关断。

优选的，所述超导线圈由BSCCO、YBCO或MgB2超导导线绕制而成。

优选的，所述可控功率开关管 （K1、K2、K3、K4）和功率二极管（D1、D2、D3、D4）也置于所述低温冷却装置中。

优选的， 所述（K₁、D₁）与（K₂、D₂）组成所述混合整流桥的两支桥臂，（K₃、D₃）与（K₄、D₄）组成另两支桥臂，每个所述桥臂上的可控开关管为m个可控开关管并联结构，功率二极管为n个功率二极管并联结构，m和n均为大于等于1的正整数。

优选的，所述超导线圈上串联接入一个超导电阻，或在所述混合整流桥的B端串联接入一个超导电阻。

优选的，所述超导电阻的电阻值被配置为当电力系统短路电流达到预设的阈值时，该电阻值由超导态的零电阻变成一设定值。

优选的，所述超导电阻与超导线圈一起放置于低温冷却装置中。

优选的，所述超导电阻由超导导线或超导无感线圈构成。

进一步的，所述超导导线和超导无感线圈由Bi-2223导线、Y-123导线或MgB₂导线中的至少之一组成。

优选的，所述超导线圈上还串联一个可控直流偏置电压源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：电力系统无故障时，即系统正常运行时，只导通可控功率开关管K₃、K₄，流过超导线圈的直流电流大于线路电流，超导线圈通过D₁、K₄、D₄及D₂、D₃、K₃回路充电，四支桥臂全部导通，此时安装在交流电力系统中的限流器两端电阻很小、压降很低，对系统几乎无影响。在系统发生短路故障时，当系统故障短路电流大于设定值后，导通K₁、K₂并关断K₃、K₄，故障短路电流流过K₁、K₂和超导线圈，此时超导线圈与两个可控功率开关管K₁、K₂串入电力系统限制故障电流，即在故障时，将故障电流限制到一定范围，实现限流功能，其优势在于在保证了极好的限流特点，既能限制暂态故障电流又能限制稳态电流，也能很好地保证限流器的响应速度，且结构简单、成本较低。

附图说明：