CN109119981A - 一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法。所述直流故障限流装置包含两个功率半导体开关器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路和限流控制器。所述直流故障限流系统采用多个直流故障限流装置构成。所述直流故障限流装置或系统，一端连接需要故障限流功能的直流网络，另一端连接直流故障处。结合本发明提供的故障限流控制方法，所述直流故障限流装置和系统，可以实现目标直流网络和直流故障处的故障电流分级限制和控制功能。此外，配合辅助开关电路，还可以实现直流故障限流装置及其组成直流故障限流系统后的旁路和保护功能。

Description

一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法
技术领域
本发明属于电力直流输配电技术领域，涉及一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法。
背景技术
直流配电技术是目前的研究热点，采用直流技术，具有以下一些优势，如不存在交流系统的三相不平衡，无无功功率问题等等。但随之而来的是直流设备的保护问题，要比交流系统复杂。在实现直流电压变换的同时，直流变换装置在系统短路故障下应具备故障穿越能力，和故障清除后的快速恢复重启能力。
在直流系统中，基于电力电子技术的直流变换装置将大量使用，这些装置不同于交流系统的发电机组等设备，不具备惯性环节，当某一支路发生短路，系统直接通过母线电压判断故障，将很快闭锁直流变换装置，一方面无法为负荷提供可靠短路电流，分级切断故障，另一方面也不具备故障穿越能力，待故障回复后，需要长时间的重启过程。
以目前研究广泛的ISOP型直流变压器为例，在直流变压器系统高压端发生短路故障时，高压侧串联模块电容器将直接短路放电，在直流变压器系统低压端发生短路故障时，低压侧并联模块电容器将直接短路放电。上述两种过程中，短路电流上升速度均极快，一般在μs级别就能达到上kA，因此直流变压器的模块必须快速响应故障，闭锁功率器件的驱动脉冲，导致故障电流很快被切断，高低压两侧的电网继电保护装置无法利用故障电流特征进行故障定位，从而无法进行精确故障清除，也无法实现故障穿越。
公开号为CN104702114A、发明名称为一种开关电容接入的高频链双向直流变压器及其控制方法的中国专利涉及一种直流变压器技术，方法是给直流变压器的每个模组前级，增加一级半桥电路，其目的主要是实现冗余功能。该专利的方案，并未讨论当直流变换单元两侧发生短路故障时，如何限制和控制短路电流，更没有考虑分级控制短路电流，其控制方案是当发生短路故障时，闭锁所有的功率开关器件，即导致故障电流被快速切断，从而无法进行精确故障清除和故障穿越，制约了直流配电网的大规模工程应用。
发明内容
本发明的目的是为解决上述的技术问题，提供一种直流故障限流装置和系统及其限流控制方法，使被保护的直流系统具备短路故障电流分级限制和保持以及故障清除后系统快速恢复的能力，实现直流配电网系统的故障穿越。所提出方案可以单装置使用，也可以组成系统使用
本发明的技术方案是：一种直流故障限流装置，所述直流故障限流装置为两端口网络，包含第一端口和第二端口，由第一功率半导体器件、第二功率半导体器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路、第一旁路开关和限流电阻组成；其中，辅助开关电路同样为两端口网络，包含一个前级端口和一个后级端口；
两个功率半导体开关器件串联构成一个半桥电路：其中，第一功率半导体器件构成半桥电路的上桥臂，第二功率半导体器件构成半桥电路的下桥臂；该半桥电路与直流电容并联后，构成直流故障限流装置的第一端口；第一旁路开关与限流电阻并联构成一个限流单元，所述限流单元的第一端连接半桥电路的中点，限流单元的第二端与半桥电路的负端连接辅助开关电路的前级端口；辅助开关电路的后级端口串联限流电抗器后构成直流故障限流装置的第二端口。
进一步地，上述方案中，直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，第二端口连接直流故障处。
进一步地，上述方案中，所述辅助开关电路包含两个直流开关和一个旁路开关，分别为正极直流开关、负极直流开关和第二旁路开关；正极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的正极之间，负极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的负极之间；第二旁路开关的两端连接辅助开关电路后级端口的正负极之间；所述正极直流开关和负极直流开关同时开关；直流开关为隔离开关或断路器。
进一步地，上述方案中，直流故障限流装置还包含一个限流控制器，控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断。
进一步地，上述方案中，所述第一功率半导体器件和第二功率半导体器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件。
进一步地，上述方案中，第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断，由两路信号互补的驱动脉冲控制。
进一步地，上述方案中，所述第一功率半导体器件为带有反并联二极管的全控型开关器件，第二功率半导体器件为不控型开关器件。
进一步地，上述方案中，第一功率半导体器件开断由一路单独的驱动脉冲控制。
本发明同时提出了上述直流故障限流装置的控制方法，
当装置启动时，包括如下步骤：
步骤1：分开第一旁路开关；
步骤2：直流故障限流装置的第一端口直流电源启动；
步骤3：控制第一功率半导体器件导通；
步骤4：闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关。
步骤5：待直流故障限流装置的第二端口电压稳定后，闭合第一旁路开关；
直流故障限流装置的第一正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；
步骤2：控制第一功率半导体器件为常闭状态，第二功率半导体器件为常开状态。
直流故障限流装置的第二正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关。
步骤2：检测直流故障限流装置第二端口的电压；
步骤3：当偏离给定电压超过预设定范围时，通过限流控制器控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件开通关断，将第二直流母线的电压调节到给定电压值。
当直流故障限流装置的第二端口发生短路故障时：
步骤1：检测限流电抗器所在支路的电流，发生故障时该电流即为故障电流；
步骤2：限流控制器根据所检测电流与第一电流定值比较，若所检测故障电流超过第一电流定值时，则调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，将故障电流大小限制在第一电流定值附近。
步骤3：限流控制器根据所检测电流与第二电流定值比较，若所检测故障电流进一步超过第二电流定值，则断开第一旁路开关，投入电阻，同时继续调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，调节故障电流返回第一电流定值附近。
步骤4：判断故障点位置，等待下级开关或装置的直流开关切除故障；
步骤5：如故障切除后，所检测故障电流恢复正常，等待一定时间后，装置恢复正常运行；若短路期间，断开了第一旁路开关，则闭合第一旁路开关；
步骤6：如在上述步骤中，所检测故障电流超过第三电流定值或故障电流持续时间超过预设时间定值，则闭锁第一功率半导体器件和第二功率半导体器件，断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关；
进一步地，上述方法中，所述第一电流定值小于第二电流定值，第二电流定值小于第三电流定值。
本发明同时提出了一种直流故障限流系统，所述直流故障限流系统，采用N个上述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口并联，连接直流故障处；
定义该直流故障限流系统为P型直流故障限流系统。
本发明同时提出了上述直流故障限流系统的控制方法，当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在P型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的所有隔离开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
本发明同时提出了第二种直流故障限流系统，其特征在于：
所述直流故障限流系统，采用N个上述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口依次串联后，连接直流故障处；
定义该直流故障限流系统为S型直流故障限流系统。
本发明同时提出了上述第二种直流故障限流系统的控制方法，当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在S型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，同时闭合辅助开关电路的旁路开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
本发明同时提出了第三种直流故障限流系统，包括P型直流故障限流系统和S型直流故障限流系统；
所述P型直流故障限流系统采用N个上述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第二端口并联；
所述S型直流故障限流系统，采用N个上述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第二端口依次串联；
ISOP型结构的直流变压器包含N个隔离型DCDC变换器；将所有隔离型DCDC变换器的高压侧端口连接S型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，将所有隔离型DCDC变换器的低压侧端口连接P型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，P型直流故障限流系统和S型直流故障限流系统的另一端口分别连接LVDC直流系统和HVDC直流系统。
本发明同时提出了第三种直流故障限流系统的控制方法，当某一个隔离型DCDC变换器发生故障时，将P型直流故障限流系统对应直流故障限流装置中的辅助开关电路的所有开关断开，将S型直流故障限流系统对应直流故障限流装置中的辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关断开、辅助开关电路的旁路开关闭合，将故障的隔离型DCDC变换器从直流变压器中隔离，使其实现故障冗余功能。
本发明的有益效果如下：
(1)为现有直流系统和直流网络，包括具有直流端口的设备和不同电压等级的直流母线系统，提供了一种实现故障限流功能的方法，可以实现系统的故障穿越功能。
(2)相比现有文献的方案，本专利的方案能够限制和保持故障电流，给系统外的保护设备提供保护判断依据，辅助系统的保护设备动作。
(3)相比现有文献的方案，本专利的方案提供了多级故障限流方法，能够适应从纯金属性短路到非金属性短路等不同故障电流大小和类型的短路故障。
(4)本专利的方案能够易于实现串联并联组合，形成直流故障限流系统，用于复杂的直流网络、不同直流母线系统的故障限流。
附图说明
图1是本发明的直流故障限流装置拓扑结构图；
图2是辅助开关电路的结构示意图。
图3是采用单个直流故障限流装置时的一种实施例。
图4是发生短路故障时单个直流故障限流装置运行时的仿真波形示意图。
图5是P型直流故障限流系统结构示意图。
图6是S型直流故障限流系统结构示意图。
图7是混合使用P型和S型直流故障限流系统时的一种实施例。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种直流故障限流装置，
所述直流故障限流装置为两端口网络，包含第一端口和第二端口，由第一功率半导体器件、第二功率半导体器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路、第一旁路开关和限流电阻组成；其中，辅助开关电路同样为两端口网络，包含一个前级端口和一个后级端口；
两个功率半导体开关器件串联构成一个半桥电路：其中，第一功率半导体器件构成半桥电路的上桥臂，第二功率半导体器件构成半桥电路的下桥臂；该半桥电路与直流电容并联后，构成直流故障限流装置的第一端口；第一旁路开关与限流电阻并联构成一个限流单元，所述限流单元的第一端连接半桥电路的中点，限流单元的第二端与半桥电路的负端连接辅助开关电路的前级端口；辅助开关电路的后级端口串联限流电抗器后构成直流故障限流装置的第二端口。
直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，第二端口连接直流故障处。
直流故障限流装置还包含一个限流控制器，控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断。
所述第一功率半导体器件和第二功率半导体器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件，限流控制器产生两路信号互补的驱动脉冲，控制上述两个功率半导体器件开断。
所述第一功率半导体器件为带有反并联二极管的全控型开关器件，第二功率半导体器件为不控型开关器件，限流控制器单独产生一路驱动脉冲，控制第一功率半导体器件开断。
如图1所示，图1中，组件1即为本专利提出的一个直流故障限流装置的示意图。其中，组件101为第一功率半导体器件，组件102为第二功率半导体器件，组件103为限流电抗器，组件104为直流电容，组件105为辅助开关电路，组件106为限流电阻，组件107为第一旁路开关，组件108为限流控制器。组件104两端构成直流故障限流装置的第一端口，组件105与组件103串联构成直流故障限流装置的第二端口。
所述辅助开关电路包含两个直流开关和一个旁路开关，分别为正极直流开关、负极直流开关和第二旁路开关；正极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的正极之间，负极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的负极之间；第二旁路开关的两端连接辅助开关电路后级端口的正负极之间；所述正极直流开关和负极直流开关同时开关；直流开关为隔离开关或断路器。
如图2所示，组件1051和组件1052分别表示正极直流开关和负极直流开关，组件1053为第二旁路开关。
上述直流故障限流装置的控制方法，
当装置启动时，包括如下步骤：
步骤1：分开第一旁路开关；
步骤2：直流故障限流装置的第一端口直流电源启动；
步骤3：控制第一功率半导体器件导通；
步骤4：闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；
步骤5：待直流故障限流装置的第二端口电压稳定后，闭合第一旁路开关；
直流故障限流装置的第一正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关。
步骤2：通过限流控制器，控制第一功率半导体器件为常闭状态，第二功率半导体器件为常开状态。
直流故障限流装置的第二正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关。
步骤2：限流控制器检测直流故障限流装置第二端口的电压；
步骤3：当偏离给定电压超过预设定范围时，通过限流控制器控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件开通关断，将第二直流母线的电压调节到给定电压值；
当直流故障限流装置的第二端口发生短路故障时：
步骤1：限流控制器检测限流电抗器所在支路的电流，发生故障时该电流即为故障电流；
步骤2：限流控制器根据所检测电流与第一电流定值比较，若所检测故障电流超过第一电流定值时，则调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，将故障电流大小限制在第一电流定值附近。
步骤3：限流控制器根据所检测电流与第二电流定值比较，若所检测故障电流进一步超过第二电流定值，则断开第一旁路开关，投入电阻，同时继续调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，调节故障电流返回第一电流定值附近。
步骤4：判断故障点位置，等待下级开关或装置的直流开关切除故障；
步骤5：如故障切除后，所检测故障电流恢复正常，等待一定时间后，装置恢复正常运行；若短路期间，断开了第一旁路开关，则闭合第一旁路开关；
步骤6：如在上述步骤中，所检测故障电流超过第三电流定值或故障电流持续时间超过预设时间定值，则闭锁第一功率半导体器件和第二功率半导体器件，断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关；
所述第一电流定值小于第二电流定值，第二电流定值小于第三电流定值。
根据上述说明，本专利提供了单个直流限流装置的一个应用实施例，如图3所示。图中，LVDC 1表示某低压直流系统的直流母线，LVDC 2表示另一条低压直流系统的直流母线，L1和L2是LVDC 2向下的两个出线。当LVDC 1系统与LVDC2系统互联，并且需要LVDC 1系统具有故障限流功能时，可以如图3所示，将单个直流限流装置的第一端口连接LVDC 1系统母线，第二端口连接LVDC 2系统母线。
正常工作时，图中的隔离开关K1、K2、K4闭合，K3断开，同时限流控制器控制开关管S1闭合、S2断开，或控制开关管S1和S2高频开断工作。
当LVDC2系统向下的出线L1发生短路故障时，即故障F2，限流控制器通过检测限流电抗器的电流，控制S1和S2的开断，可以限制和保持故障电流。
若LVDC2系统的母线发生短路故障，即故障F1，限流控制器通过检测限流电抗器的电流，一般情况下，短路电流相比L1发生短路故障更大，则断开K4，同时仍然控制S1和S2的开断，可以将短路电流仍然限制和保持在固定值。
如图4所示，在该控制方式下，开关管S1的驱动为不断开断状态，而限流电抗器的电流不会随短路发生继续上升，而是被限制在有一定纹波的固定值，即实现了故障电流保持。
一种直流故障限流系统，
采用N个上述直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口并联，连接直流故障处；定义该直流故障限流系统为P型直流故障限流系统。
如图5所示，组件g为P型直流故障限流系统的结构示意图，图中组件11～1N表示N个如前所述的直流故障限流装置，组件a表示一个含有N个端口的直流网络，组件b和组件c是P型直流故障限流系统故障处的直流端口。
一种直流故障限流系统，采用N个上述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口依次串联后，连接直流故障处；定义该直流故障限流系统为S型直流故障限流系统。
如图6所示，组件h为S型直流故障限流系统的结构示意图，图中组件21～2N表示N个如前所述的直流故障限流装置，组件d表示一个含有N个端口的直流网络，组件e和组件f是P型直流故障限流系统故障处的直流端口。
当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在P型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的所有隔离开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在S型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，同时闭合辅助开关电路的旁路开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
根据上述说明，本专利提供了第三种实施例，如图7所示。图7所示为目前常见的一种ISOP型结构的直流变压器，该直流变压器包含N个隔离型DCDC变换器。为实现该直流变压器的两侧的故障限流功能，可以选用具有N个直流故障限流装置的S型直流故障限流系统和P型直流故障直流系统各一个，将所有隔离型DCDC变换器的高压侧端口连接S型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，将所有隔离型DCDC变换器的低压侧端口连接P型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，P型故障限流系统和S型故障限流系统的另一端口分别连接LVDC直流系统和HVDC直流系统，这样即可实现直流变压器对两侧系统的故障限流功能。通常直流变压器的N直流故障限流装置会设置有冗余功能，当某一个隔离型DCDC变换器发生故障时，参考图3，对P型直流故障限流系统，将对应的直流故障限流装置中，所有隔离开关K1～K3断开，而对S型直流故障限流系统，将对应的直流故障限流装置中，隔离开关K1～K2断开，K3闭合，即可将故障的隔离型DCDC变换器从直流变压器中隔离，使其实现故障冗余功能。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围。所属技术领域的普通技术人员应当理解到：对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明提出的技术思想和范围的任何修改或者等同替换均应涵盖在本发明权利要求的范围当中。

Claims (19)

1.一种直流故障限流装置，其特征在于：
所述直流故障限流装置为两端口网络，包含第一端口和第二端口，由第一功率半导体器件、第二功率半导体器件、直流电容、限流电抗器、辅助开关电路、第一旁路开关和限流电阻组成；其中，辅助开关电路同样为两端口网络，包含一个前级端口和一个后级端口；
两个功率半导体开关器件串联构成一个半桥电路：其中，第一功率半导体器件构成半桥电路的上桥臂，第二功率半导体器件构成半桥电路的下桥臂；该半桥电路与直流电容并联后，构成直流故障限流装置的第一端口；第一旁路开关与限流电阻并联构成一个限流单元，所述限流单元的第一端连接半桥电路的中点，限流单元的第二端与半桥电路的负端连接辅助开关电路的前级端口；辅助开关电路的后级端口串联限流电抗器后构成直流故障限流装置的第二端口。
2.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，第二端口连接直流故障处。
3.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
所述辅助开关电路包含两个直流开关和一个旁路开关，分别为正极直流开关、负极直流开关和第二旁路开关；正极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的正极之间，负极直流开关连接在辅助开关电路前级端口和后级端口的负极之间；第二旁路开关的两端连接辅助开关电路后级端口的正负极之间；所述正极直流开关和负极直流开关同时开关；直流开关为隔离开关或断路器。
4.根据权利要求1所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
直流故障限流装置还包含一个限流控制器，控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
所述第一功率半导体器件和第二功率半导体器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件。
6.根据权利要求5所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
第一功率半导体器件和第二功率半导体器件的开断，由两路信号互补的驱动脉冲控制。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
所述第一功率半导体器件为带有反并联二极管的全控型开关器件，第二功率半导体器件为不控型开关器件。
8.根据权利要求7所述的一种直流故障限流装置，其特征在于：
第一功率半导体器件开断由一路单独的驱动脉冲控制。
9.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：当装置启动时，包括如下步骤：
步骤1：分开第一旁路开关；
步骤2：直流故障限流装置的第一端口直流电源启动；
步骤3：控制第一功率半导体器件导通；
步骤4：闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；
步骤5：待直流故障限流装置的第二端口电压稳定后，闭合第一旁路开关。
10.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：直流故障限流装置的第一正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；
步骤2：控制第一功率半导体器件为常闭状态，第二功率半导体器件为常开状态。
11.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：直流故障限流装置的第二正常工作状态如下实现：
步骤1：闭合第一旁路开关，闭合辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，断开辅助开关电路的第二旁路开关；
步骤2：检测直流故障限流装置第二端口的电压；
步骤3：当偏离给定电压超过预设定范围时，通过限流控制器控制第一功率半导体器件和第二功率半导体器件开通关断，将第二直流母线的电压调节到给定电压值。
12.如权利要求1至8任一项所述直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：当直流故障限流装置的第二端口发生短路故障时：
步骤1：检测限流电抗器所在支路的电流，发生故障时该电流即为故障电流；
步骤2：限流控制器根据所检测电流与第一电流定值比较，若所检测故障电流超过第一电流定值时，则调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，将故障电流大小限制在第一电流定值附近；
步骤3：限流控制器根据所检测电流与第二电流定值比较，若所检测故障电流进一步超过第二电流定值，则断开第一旁路开关，投入电阻，同时继续调节第一功率半导体器件和第二半导体器件的开断，调节故障电流返回第一电流定值附近；
步骤4：判断故障点位置，等待下级开关或装置的直流开关切除故障；
步骤5：如故障切除后，所检测故障电流恢复正常，等待一定时间后，装置恢复正常运行；若短路期间，断开了第一旁路开关，则闭合第一旁路开关；
步骤6：如在上述步骤中，所检测故障电流超过第三电流定值或故障电流持续时间超过预设时间定值，则闭锁第一功率半导体器件和第二功率半导体器件，断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关。
13.如权利要求12所述的一种直流故障限流装置的控制方法，其特征在于：
所述第一电流定值小于第二电流定值，第二电流定值小于第三电流定值。
14.一种直流故障限流系统，其特征在于：
所述直流故障限流系统，采用N个如权利要求1至8任一项所述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口并联，连接直流故障处；
定义该直流故障限流系统为P型直流故障限流系统。
15.如权利要求14所述的直流故障限流系统的控制方法，其特征在于：
当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在P型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的所有隔离开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
16.一种直流故障限流系统，其特征在于：
所述直流故障限流系统，采用N个如权利要求1至8任一项所述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第一端口连接需要故障限流功能的直流网络，所有直流故障限流装置的第二端口依次串联后，连接直流故障处；
定义该直流故障限流系统为S型直流故障限流系统。
17.如权利要求16的一种直流故障限流系统的控制方法，其特征在于：
当直流故障限流系统的某个直流故障限流装置前级所连接直流网络发生故障时，在S型直流故障限流系统中：
步骤1：同时闭锁该直流故障限流装置的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
步骤2：断开辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关，同时闭合辅助开关电路的旁路开关，将直流故障限流装置的两侧端口故障隔离。
18.一种直流故障限流系统，其特征在于：
包括P型直流故障限流系统和S型直流故障限流系统；
所述P型直流故障限流系统采用N个如权利要求1至8任一项所述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第二端口并联；
所述S型直流故障限流系统，采用N个如权利要求1至8任一项所述的直流故障限流装置构成，N为大于等于2的正整数；所有直流故障限流装置的第二端口依次串联；
ISOP型结构的直流变压器包含N个隔离型DCDC变换器；将所有隔离型DCDC变换器的高压侧端口连接S型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，将所有隔离型DCDC变换器的低压侧端口连接P型直流故障限流系统所有直流故障限流装置的第一端口，P型直流故障限流系统和S型直流故障限流系统的另一端口分别连接LVDC直流系统和HVDC直流系统。
19.如权利要求18的一种直流故障限流系统的控制方法，其特征在于：
当某一个隔离型DCDC变换器发生故障时，将P型直流故障限流系统对应直流故障限流装置中的辅助开关电路的所有开关断开，将S型直流故障限流系统对应直流故障限流装置中的辅助开关电路的正极直流开关和负极直流开关断开、辅助开关电路的旁路开关闭合，将故障的隔离型DCDC变换器从直流变压器中隔离，使其实现故障冗余功能。
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