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1、(10)申请公布号 CN 102882200 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 2 0 0 A *CN102882200A* (21)申请号 201210428261.4 (22)申请日 2012.10.31 H02H 9/02(2006.01) (71)申请人东南大学 地址 211189 江苏省南京市江宁开发区东南 大学路2号 (72)发明人郑建勇 姚磊 梅军 施智祥 刘宾 王佳成 (74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人柏尚春 (54) 发明名称 一种具有电流均衡效果的桥路型故障限流器 (57) 摘要 一种具有。
2、电流均衡效果的桥路型超导故障限 流器，包括第一、二桥臂、直流电感线圈和直流偏 压源，第一桥臂由第一、第二二极管组成，第一二 极管的阴极与第二二极管的阳极连接，第二桥臂 由第三、第四二极管组成，第三二极管的阴极与第 四二极管的阳极连接，第三二极管的阳极与直流 电感线圈的一端连接，另一端与直流偏压源的正 极连接，直流偏压源的负极与第二二极管的阴极 连接，第一二极管的阴极和第四二极管的阳极用 于与电网连接，在第一桥臂与第二桥臂之间设有 耦合电感，耦合电感的原边的同名端与二极管的 阳极连接，异名端与二极管的阳极连接，耦合电感 的副边的同名端与二极管的阴极连接，异名端与 二极管的阴极连接。 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种具有电流均衡效果的桥路型故障限流器，包括：第一桥臂、第二桥臂、直流电感 线圈（1）和直流偏压源（2），所述第一桥臂由第一二极管（3）和第二二极管（4）组成，第一二 极管（3）的阴极与第二二极管（4）的阳极连接，所述第二桥臂由第三二极管（5）和第四二极 管（6）组成，第三二极管（5）的阴极与第四二极管（6）的阳极连接，第三二极管（5）的阳极 与直流电感线圈（1）的一端连接，直流电感线圈（1）的另一端与直流偏压源（2）。
4、的正极连 接，直流偏压源（2）的负极与第二二极管（4）的阴极连接，第一二极管（3）的阴极和第四二 极管（6）的阳极用于与电网连接，其特征在于，在第一桥臂与第二桥臂之间设有耦合电感， 耦合电感的原边（7）的同名端与二极管（5）的阳极连接，异名端与二极管（3）的阳极连接， 耦合电感的副边（8）的同名端与二极管（4）的阴极连接，异名端与二极管（6）的阴极连接， 耦合电感的原边（7）和副边（8）的匝数相同。 2.根据权利1要求所述的具有电流均衡效果的桥路型故障限流器，其特征在于，直流 电感（1）是超导电感。 3.根据权利1要求所述的具有电流均衡效果的桥路型故障限流器，其特征在于，直流 电感（1）是非超。
5、导电感。 权 利 要 求 书CN 102882200 A 1/3页 3 一种具有电流均衡效果的桥路型故障限流器 技术领域 0001 本发明涉及的是一种应用于交流供电系统的电力系统桥路型短路故障限流器，是 一种使正常运行时桥路型故障限流器的两个桥臂具有均衡电流流效果的装置，属于交流输 电技术的技术领域。 背景技术 0002 由于电力系统容量增大，短路电流越来越大，不仅造成断路器无法断开，也会给电 网带来更大的冲击，当前最常用的解决方法有增设电抗器，加大变压器电抗以及采用分裂 及输电线路分列运行方式等等。这些方法不仅在故障时的增加了线路阻抗，在正常运行时 的线路阻抗也被增加，而且也降低了电力系统质。
6、量和稳定性。通过熔断器限制短路电流的 响应速度比较慢，因此一种在正常运行时处于小阻抗而故障时阻抗迅速增大的电气设备越 来越需要。 0003 近些年，随着电力电子、磁材料和超导材料等技术的发展，出现了多种故障限流设 备。其中桥路型故障限流器具有在正常运行时的损耗低，发生故障后立即响应的属性，成为 了在电力系统中控制故障电流水平的好的选择。 0004 现有技术的桥路型故障限流器的基本结构图如图1所示，由四个二极管11、12、1 3、14、直流电感9和直流电压源10组成，给9提供偏流i L ，其电压调到足以克服二极管对 11和12或13和14的正向电压降，并调节偏置电流至设定值i O ，设定值大于线。
7、路电流的峰 值，并大于过载情况下的线路电流峰值，流过二极管11、12、13、14的电流总是为正，因此二 极管总是导通的，因而限流器的阻抗很低，一旦发生短路故障，线路电流增加到i O ，正负半 周期间，总有一对二极管11和14或者12和13反向偏置处于关断状态，于是直流电感9自 动接入电路，短路电流被电感9的电抗所限制，电感9只有一定的限流作用，故还需断路器 在一定的时间内适时切断故障源。桥路型故障限流器在故障切除后能立即恢复为正常状 态，特别在直流电感9用超导线材制作时，可以使超导线材一直保持为超导状态，不存在因 失超恢复时间太长而引起的重合闸问题。 0005 在电网正常运行时，二极管11、1。
8、2、13、14均处于导通状态，当四个二极管的参数 完全相同时，根据对称性，流过二极管11和二极管14的电流相等，流过二极管12和二极管 13的电流相等，且数值分别为iL/2加上或减去电网电流的一半；但是，当四个二极管的参 数不完全相同时，如：二极管11的导通内电阻大于二极管14的导通内电阻，则未发生故障 时的桥臂上流通的电流就不具有对称性，桥路11和12上流通的电流小于桥路13和14上 流通的电流。二极管11和12得不到有效利用。在现实中，不可能做到任意两个二极管的 参数绝对相同，因此无法保证桥臂上流通的电流均衡。也就无法达到充分利用的目的。 发明内容 0006 针对桥路型故障限流器的不足，本。
9、发明的目的在于提供一种具有均衡桥路电流效 果的桥路型故障限流器，在电网正常运行时，保证四个二极管上的电流均衡的流通，提高二 说 明 书CN 102882200 A 2/3页 4 极管的利用效率。 0007 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 0008 一种具有电流均衡效果的桥路型故障限流器，包括：第一桥臂、第二桥臂、直流电 感线圈和直流偏压源，所述第一桥臂由第一二极管和第二二极管组成，第一二极管的阴极 与第二二极管的阳极连接，所述第二桥臂由第三二极管和第四二极管组成，第三二极管的 阴极与第四二极管的阳极连接，第三二极管的阳极与直流电感线圈的一端连接，直流电感 线圈的另一端与直流偏压源。
10、的正极连接，直流偏压源的负极与第二二极管的阴极连接，第 一二极管的阴极和第四二极管的阳极用于与电网连接，在第一桥臂与第二桥臂之间设有耦 合电感，耦合电感的原边的同名端与二极管的阳极连接，异名端与二极管的阳极连接，耦合 电感的副边的同名端与二极管的阴极连接，异名端与二极管的阴极连接，耦合电感的原边 和副边的匝数相同。 0009 本发明的特点在于：在原有桥路型限流器的基础上，其中的一对对角的二极管上 串联原副边匝数相等耦合电感。通过耦合电感的作用，保证对角二极管上流通的电流相等， 从而实现了电网正常运行状态时二极管的电流均衡效果。当电网发生短路故障时，对角二 极管同时导通和关断，电流一直保持一致，。
11、所以不影响电网故障状态下的限流效果。 0010 本发明不仅适用于二极管组成的桥路型限流器，也适用于晶闸管以及其他电力电 子器件组成的桥路型限流器。本发明结构简单、易于实现、成本低、可靠性高。 附图说明 0011 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明； 0012 图1为现有的桥路型限流器的基本结构。 0013 图2为具有电流均衡效果的桥路型限流器的基本结构。 0014 图3为晶闸管组成的具有电流均衡效果的桥路型限流器的结构。 0015 图4为电网处于正常状态时桥路型限流器左右桥臂导通内电阻不一致时加入耦 合电感前后的二极管流通电流仿真图。 0016 图5为电网处于正常状态时加入耦合电感的桥。
12、路型限流器左右桥臂导通内电阻 不一致时的二极管导通电流仿真图。 0017 图6为电网发生故障时加入耦合电感前后的桥路型限流器限流效果仿真图。 具体实施方式 0018 一种具有电流均衡效果的桥路型超导故障限流器，包括：第一桥臂、第二桥臂、直 流电感线圈1和直流偏压源2，所述第一桥臂由第一二极管3和第二二极管4组成，第一二 极管3的阴极与第二二极管4的阳极连接，所述第二桥臂由第三二极管5和第四二极管6组 成，第三二极管5的阴极与第四二极管6的阳极连接，第三二极管5的阳极与直流电感线圈 1的一端连接，直流电感线圈1的另一端与直流偏压源2的正极连接，直流偏压源2的负极 与第二二极管4的阴极连接，第一二。
13、极管3的阴极和第四二极管6的阳极用于与电网连接， 在第一桥臂与第二桥臂之间设有耦合电感，耦合电感的原边7的同名端与二极管5的阳极 连接，异名端与二极管3的阳极连接，耦合电感的副边8的同名端与二极管4的阴极连接， 异名端与二极管6的阴极连接，耦合电感的原边7和副边8的匝数相同。在本实施例中，直 说 明 书CN 102882200 A 3/3页 5 流电感1是超导电感，或者，直流电感1是非超导电感。 0019 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合 具体实施方式，进一步阐述本发明。 0020 参见图2，直流电感1的一端连接二极管5的阳极，二极管5的阴极和二极管6的。
14、 阳极相连；直流电感1的另一端连接直流电源2的正极，直流电源的负极和二极管4的阴极 相连，二极管4的阳极连接二极管3的阴极；耦合电感的原边7的同名端连接二极管5的阳 极，异名端连接二极管3的阳极；耦合电感的副边8的同名端连接二极管4的阴极，异名端 连接二极管6的阴极；二极管3的阴极和二极管6的阳极串接在电网中。 0021 当电网处于正常状态时，由于耦合变压器的作用，可以保证流过二极管3和二极 管6电流相等，根据节点电流定律，流过二极管4和二极管5的电流相等；从而保证左右桥 臂流过的电流平衡。当发生故障后，电网电流达到设定电流，此时只有二极管3和6或者二 极管4和5导通。当二极管3和6导通时，由。
15、于串联作用，流过耦合电感两线圈7、8的电流 相等，耦合线圈两端电压为0，不影响网络的运行；当二极管4和5导通时，由于二极管3和 6关断，耦合线圈上不流通电流，也不影响网络的运行。 0022 参照图4，为电网处于正常状态时未加入耦合电感的桥路型限流器左右桥臂导通 内电阻不一致时的二极管导通电流仿真图，可以发现，当第一桥臂二极管11、12的导通内 电阻为0.05m，第二桥臂的二极管13、14的导通内电阻为0.08m时，流过二极管11的电 流比流过二极管14的电流大很多，流过二极管12的电流比流过二极管13的电流大很多。 0023 参照图5，为电网处于正常状态时加入耦合电感的桥路型限流器左右桥臂导通。
16、内 电阻不一致时的二极管导通电流仿真图，可以发现，在加入耦合电感以后，流过二极管3的 电流和流过二极管6的电流基本一致，流过二极管3的电流和流过二极管4的电流基本一 致，大大提高了左右桥臂的均流效果。 0024 参照图6，为电网发生故障时加入耦合电感前后的桥路型限流器限流效果仿真图， 图6的上图为未加入耦合电感的桥路型限流器的限制电网电流仿真图，随着短路时间的增 加，短路电流不断增大；图6的下图为加入耦合电感的桥路型限流器的限制电网电流仿真 图，与图6的上图曲线完全一致，桥路型限流器的限流效果并未因为耦合电感而受到影响。 0025 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。 说 明 书CN 102882200 A 1/3页 6 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102882200 A 2/3页 7 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102882200 A 3/3页 8 图6 说 明 书 附 图CN 102882200 A 。