本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短路電流阻斷電路。

背景技術(shù)：

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障后，為了限制故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，需要采取措施快速、有效的限制或阻斷短路電流。

傳統(tǒng)方法是采用熔斷器或斷路器等器件來(lái)阻斷短路電流，但熔斷器屬于一次性產(chǎn)品，熔斷后需要及時(shí)更換，而斷路器動(dòng)作需要一定時(shí)間，不能滿(mǎn)足某些敏感負(fù)載的要求。近年來(lái)，隨著電力電子器件、新材料和控制芯片的不斷發(fā)展，各種新型故障限流器相繼出現(xiàn)，包括電力電子型(又名固態(tài)型)、超導(dǎo)材料型、爆破型等。然而現(xiàn)有的故障限流器僅能限制短路電流，需配合斷路器使用，并不能完全滿(mǎn)足對(duì)電網(wǎng)故障時(shí)快速阻斷短路電流的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于針對(duì)電網(wǎng)故障時(shí)快速阻斷短路電流的需求，從而提出一種短路電流阻斷電路，與以往電力電子型故障限流器相比，本發(fā)明響應(yīng)速度快，不僅能限制短路電流，更能完全阻斷短路電流，可當(dāng)作斷路器使用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種短路電流阻斷電路，包括一個(gè)電感l(wèi)1、一個(gè)電容c1、兩個(gè)二極管d1、d2，和六個(gè)晶閘管t1、t2、t3、t4、t5、t6，其特征在于：

(1)電感l(wèi)1與電容c1串聯(lián)連接；

(2)晶閘管t1與二極管d1并聯(lián)連接，且晶閘管t1的陽(yáng)級(jí)連接二極管d1的陰極，晶閘管t1的陰極連接二極管d1的陽(yáng)極；

(3)晶閘管t2與二極管d2并聯(lián)連接；且晶閘管t2的陽(yáng)級(jí)連接二極管d2的陰極，晶閘管t2的陰極連接二極管d2的陽(yáng)極；

(4)晶閘管t4與晶閘管t5并聯(lián)與電感l(wèi)1并聯(lián)連接，且晶閘管t4的陽(yáng)極、晶閘管t5的陰極與電感l(wèi)1的一個(gè)端子連接，晶閘管t4的陰極、晶閘管t5的陽(yáng)極與電感l(wèi)1的另一個(gè)端子連接；

(5)二極管d1的陽(yáng)極與晶閘管t4的陽(yáng)極連接；

(6)電容c1與二極管d2連接；

(7)晶閘管t3陽(yáng)極與二極管d2陰極連接，晶閘管t3陰極與二極管d1陰極連接；

(8)晶閘管t6陽(yáng)極與二極管d2陽(yáng)極連接，晶閘管t6陰極與二極管d1陽(yáng)極連接。

進(jìn)一步地，所述電路具有兩個(gè)端口p1和p2。

進(jìn)一步地，電感l(wèi)1和電容c1工作在串聯(lián)工作狀態(tài)，其參數(shù)取值滿(mǎn)足：

其中，ω為p1、p2之間電流的頻率。

進(jìn)一步地，當(dāng)電路串聯(lián)在交流電源線(xiàn)中，不啟動(dòng)阻斷功能時(shí)，晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為高電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為低電平，此時(shí)電流沿著p1-d1-l1-c1-d2-p2或者p2-t2-c1-l1-p1的路徑流通，由于l1、c1工作與串聯(lián)諧振狀態(tài)，阻斷電路基本不產(chǎn)生壓降。

進(jìn)一步地，當(dāng)電路串聯(lián)在交流電源線(xiàn)中，啟動(dòng)阻斷功能后，晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為低電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為高電平，此時(shí)電感l(wèi)1被短路，若存在p1流向p2的電流，則電流流通路徑為p1-d1-t4-c1-d2-p2，若存在p2流向p1的電流，則電流流通路徑為p2-t3-t4-c1-t6-p1；即不論p1、p2之間電流方向如何，均通過(guò)t4給電容c1單方向充電，最終使得電容c1電壓足夠高，阻斷p1、p2間電流。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明電路串聯(lián)在交流電源線(xiàn)中，當(dāng)未發(fā)生短路故障時(shí)，本發(fā)明電路工作于正常模式，其中電感電容處于諧振狀態(tài)，基本不產(chǎn)生壓降，不影響原電路性能；(2)當(dāng)發(fā)生短路故障后，本發(fā)明電路通過(guò)控制相應(yīng)晶閘管的導(dǎo)通和判斷，迅速處于阻斷狀態(tài)，可快速阻斷短路電流。(3)本發(fā)明電路可當(dāng)作斷路器使用，而其它故障限流器只能限制故障電流，不能阻斷故障電流，需配合斷路器使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電路在未啟動(dòng)阻斷功能時(shí)的等效電路圖。

圖3為本發(fā)明電路在啟動(dòng)阻斷功能后的等效電路圖。

圖4為本發(fā)明電路未啟動(dòng)阻斷功能時(shí)輸入輸出電壓波形，其中，(a)為輸入電壓波形即p1處電壓波形；(b)為輸出電壓波形即p2處電壓波形。

圖5為采用本發(fā)明電路，在電網(wǎng)發(fā)生短路故障，啟動(dòng)阻斷功能后輸入輸出波形，其中，(a)為輸入電壓波形；(b)為輸出電壓波形，(c)為輸入側(cè)電流波形。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1為本發(fā)明一種短路電流阻斷電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，主要包括一個(gè)電感l(wèi)1、一個(gè)電容c1、兩個(gè)二極管(d1、d2)和六個(gè)晶閘管(t1、t2、t3、t4、t5、t6)，各元件的連接關(guān)系如圖1所示。其中：

(1)電感l(wèi)1與電容c1串聯(lián)連接；

(2)晶閘管t1與二極管d1并聯(lián)連接，且晶閘管t1的陽(yáng)級(jí)連接二極管d1的陰極，晶閘管t1的陰極連接二極管d1的陽(yáng)極；

(3)晶閘管t2與二極管d2并聯(lián)連接；且晶閘管t2的陽(yáng)級(jí)連接二極管d2的陰極，晶閘管t2的陰極連接二極管d2的陽(yáng)極；

(4)晶閘管t4與晶閘管t5并聯(lián)與電感l(wèi)1并聯(lián)連接，且晶閘管t4的陽(yáng)極、晶閘管t5的陰極與電感l(wèi)1的一個(gè)端子連接，晶閘管t4的陰極、晶閘管t5的陽(yáng)極與電感l(wèi)1的另一個(gè)端子連接；

(5)二極管d1的陽(yáng)極與晶閘管t4的陽(yáng)極連接；

(6)電容c1與二極管d2連接；

(7)晶閘管t3陽(yáng)極與二極管d2陰極連接，晶閘管t3陰極與二極管d1陰極連接；

(8)晶閘管t6陽(yáng)極與二極管d2陽(yáng)極連接，晶閘管t6陰極與二極管d1陽(yáng)極連接。

所述的短路電流阻斷電路，具有兩個(gè)端口p1和p2。

電感l(wèi)1和電容c1工作在串聯(lián)工作狀態(tài)，其參數(shù)取值滿(mǎn)足：

其中ω為p1、p2之間電流的頻率。

當(dāng)本發(fā)明電路串聯(lián)在交流電源線(xiàn)中，不啟動(dòng)阻斷功能時(shí)，晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為高電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為低電平。此時(shí)電流沿著p1-d1-l1-c1-d2-p2或者p2-t2-c1-l1-p1的路徑流通，由于l1、c1工作與串聯(lián)諧振狀態(tài)，阻斷電路基本不產(chǎn)生壓降。

當(dāng)本發(fā)明電路串聯(lián)在交流電源線(xiàn)中，啟動(dòng)阻斷功能后，晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為低電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為高電平。此時(shí)電感l(wèi)1被短路，若存在p1流向p2的電流，則電流流通路徑為p1-d1-t4-c1-d2-p2，若存在p2流向p1的電流，則電流流通路徑為p2-t3-t4-c1-t6-p1；即不論p1、p2之間電流方向如何，均通過(guò)t4給電容c1單方向充電，最終使得電容c1電壓足夠高，阻斷p1、p2間電流。

圖2為本發(fā)明的短路電流阻斷電路在未啟動(dòng)阻斷功能時(shí)的等效電路圖。此時(shí)圖1中的晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為高電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為低電平，本發(fā)明電路可等效為圖2所示結(jié)構(gòu)，其中電感l(wèi)1、電容c1工作于串聯(lián)諧振狀態(tài)。

圖3為本發(fā)明一種短路電流阻斷電路在啟動(dòng)阻斷功能后的等效電路圖。此時(shí)晶閘管t1、t2的控制極信號(hào)為低電平，晶閘管t3、t4、t5、t6控制極信號(hào)為高電平，本電路可等效為圖3所示結(jié)構(gòu)，是一個(gè)半控整流電路，不論電流方向如何，均可以通過(guò)給電容充電阻斷電流流通。

圖4是本發(fā)明電路未啟動(dòng)阻斷功能時(shí)的輸入輸出電壓波形，其中，(a)為輸入電壓波形即p1處電壓波形；(b)為輸出電壓波形即p2處電壓波形?？梢钥吹綀D4(b)波形與圖4(a)的波形基本一致；即未啟動(dòng)阻斷功能時(shí)本電路對(duì)原線(xiàn)路基本無(wú)影響。

圖5采用本發(fā)明電路，在電網(wǎng)發(fā)生短路故障，啟動(dòng)阻斷功能后輸入輸出波形，其中，(a)為輸入電壓波形；(b)為輸出電壓波形，(c)為輸入側(cè)電流波形。線(xiàn)路在0.1s處發(fā)生故障，從圖5(a)可以看到輸入電壓短暫波動(dòng)后迅速恢復(fù)正常，即基本不影響給其它線(xiàn)路供電，從圖5(b)可以看到輸出電壓在短路故障發(fā)生后迅速減小到0；從圖5(c)可以看到輸入側(cè)電流因發(fā)生短路增大后又迅速減小到0，即本電路迅速阻斷了短路電流。

發(fā)明的結(jié)果：本發(fā)明中給出了一種短路電流阻斷電路，并利用專(zhuān)業(yè)的電源仿真軟件saber對(duì)該電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。從仿真結(jié)果可以看到，該方案在線(xiàn)路故障時(shí)能迅速的阻斷短路電流，同時(shí)不影響線(xiàn)路正常工作時(shí)的電壓，相比于保護(hù)裝置，本發(fā)明電路響應(yīng)速度快，控制方法靈活，具有較好的應(yīng)用前景。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。