次侧电压，^和^分别为变压器的一次侧和二次侧电流，Z1 = Ri+jXi。*一次侧AX线圈的漏阻抗，Z' 2= R' 2+jX' 2。为二次侧ax线圈的漏阻抗，Zm= Rm+jXm 为变压器III的励磁阻抗；根据图2,变压器III的一次侧和二次侧电压方程分别为：
[0027]
[0028]
[0029] 当变压器III的二次侧施加电流源与一次侧的电流满足一定倍数关系时，BP :
[0030]
[0031] 其中，a为被控系数。联立式⑴~式⑶，得到：
[0032]
[0033] 则变压器III的一次侧等效阻抗为：
[0034]
[0035] 由式（5)可知，从变压器的一次侧AX线圈端看进去，变压器III呈现的阻抗为一可 变量，其大小与满足一定比例关系。
[0036] 根据电网的不同运行工况，注入故障限流器中串联变压器二次测的电流也将不同 (即系数a不同），其对电网呈现的等效阻抗也将不同，下面分两种工况考虑：
[0037] 工况一：电网正常运行期间，使控制系数a等于1，则电网线路中相当于串联了一 个值为Zi的阻抗，其等效电路如图3所示。
[0038] Zi为变压器一次侧的漏阻抗，其值很小，对电网运行不产生影响。
[0039] 工况二：当电力系统出现短路故障时，控制系数a的大小，则电网线路中相当于 串联了一个阻抗为zs= Z i+a-a )Zm的可调电抗，其等效电路如图4所示。
[0040] zm为变压器的励磁阻抗，此高阻抗可以限制电网短路电流的大小。
[0041] 对于三相系统，可以采用前面的三个单相系统进行实现，或者电流发生电路5为 三相，其余部分采用三套单相结构来实现（如图5所示）。
[0042] 该故障限流器基于磁通补偿原理为将串联变压器的一次侧串联接入电网，二次侧 接一逆变器且控制为电流源，采用变压器双边强制励磁的机理。通过检测变压器一次侧的 电流，从而跟踪产生与此电流方向相反、大小成一定比例的补偿电流注入变压器的二次侧。 正常运行期间，在满足一定的补偿条件下，串联变压器铁心中主磁通被补偿为零，从而实现 在电网侧看串联变压器呈现一次侧漏阻抗，阻抗值很小，对电力系统运行无影响。当电网发 生短路故障时，控制变压器二次侧的注入电流为零，使串联变压器对电网呈现大的励磁阻 抗，起到限制短路电流的作用。
[0043] 本发明中的电力电子装置处于变压器的二次侧，相对于GTO与电抗器并联的结 构，可以避免电力电子装置工作于高压、大电流的工况，装置的可靠性强。本发明控制简单， 只需对注入变压器二次侧电流的大小进行控制，就能使得变压器一次测呈现不同的等效阻 抗。本发明相对于超导故障限流器，技术更成熟，体积较小、成本较低，且在大电流工况时， 可靠性较强。
[0044] 本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是 用来描述一个或多个特定实施方式。
[0045] 尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白， 可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特 定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受 限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同 物。
【主权项】
1. 一种故障限流器，其特征在于：包括电流检测单元、逆变器控制系统和变压器，所述 变压器一次侧串接在电网上，所述电流检测单元检测变压器的一次侧和二次侧的电流并输 出至逆变器控制系统的输入，所述逆变器控制系统的输出与所述变压器二次侧相连，通过 逆变器控制系统的控制使得所述故障限流器对电网呈现为可调电抗器，在电网正常运行， 所述故障限流器对电网呈现的等效阻抗为不影响电网正常运行的小阻抗；在电网发生短路 故障时，故障限流器对电网呈现的等效阻抗为限制电网短路电流的大阻抗。2. 如权利要求1所述的故障限流器，其特征在于：所述电流检测单元包括第一电流互 感器和第二电流互感器，所述第一电流互感器串接在变压器的一次侧、检测变压器一次侧 电流，所述第二电流互感器串接在变压器的二次侧、检测变压器二次侧电流，所述第一电流 互感器和第二电流互感器测量的电流作为电流检测单元的输出信号输出至所述逆变器控 制系统。3. 如权利要求1所述的故障限流器，其特征在于：所述逆变器控制系统包括第一电流 增益电路、第二电流增益电路和电流发生电路，所述第一电流增益电路与所述第一电流互 感器相连，所述第二电流增益电路与所述第二电流互感器相连，所述第一电流增益电路将 所述第一电流互感器检测到的变压器一次侧电流信号进行放大，作为电流发生电路的参考 输入信号，电流发生电路产生与所述参考输入信号成比例的电流，所述第二电流增益电路 将所述第二电流互感器检测到的变压器二次测电流信号进行放大，作为所述电流发生电路 的反馈输入信号，用于所述电流发生电路的闭环控制，所述变压器的二次侧与所述电流发 生电路相连。4. 如权利要求2所述的故障限流器，其特征在于：所述电流发生电路为三相，以用于三 相电力系统。5. 如权利要求2所述的故障限流器，其特征在于：所述电流检测单元、逆变器控制系统 和变压器为三套单相结构，用于三相电力系统。6. 如权利要求1-4任一所述的故障限流器，其特征在于：在电网正常运行，所述故障限 流器对电网呈现的等效阻抗为所述变压器一次侧的漏阻抗；在电网发生短路故障时，故障 限流器对电网呈现的等效阻抗为所述变压器的励磁阻抗。
【专利摘要】本发明公开了一种故障限流器，包括电流检测单元、逆变器控制系统和变压器，所述变压器一次侧串接在电网上，所述电流检测单元检测变压器的一次侧和二次侧的电流并输出至逆变器控制系统的输入，所述逆变器控制系统的输出与所述变压器二次侧相连，通过逆变器控制系统的控制使得所述故障限流器对电网呈现为可调电抗器，在电网正常运行，所述故障限流器对电网呈现的等效阻抗为不影响电网正常运行的小阻抗；在电网发生短路故障时，故障限流器对电网呈现的等效阻抗为限制电网短路电流的大阻抗。
【IPC分类】H02H9/02
【公开号】CN104953570
【申请号】CN201510206180
【发明人】吴超, 阎贵东, 李达义
【申请人】深圳市今朝时代新能源技术有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月27日