CN112260254B - 一种故障电流控制器及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种故障电流控制器及控制方法，该控制器包括：电容、第一受控开关、第二受控开关及第一电感，其中，电容的两端外接直流电网；第一受控开关的第一端与电容的一端连接，第二端分别与第一电感的一端和第二受控开关的第一端连接，第一受控开关的控制端外接第一控制信号；第一电感的另一端与直流负载的一端连接；第二受控开关的第二端分别与电容的另一端及直流负载的另一端连接。通过实施该发明，将故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制集成在故障电流控制器，降低了整个故障电流控制器无源器件的需求，进而降低了直流配电网控制复杂度以及工程成本。

Description

一种故障电流控制器及控制方法
技术领域
本发明涉及直流配电网技术领域，具体涉及一种故障电流控制器及控制方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，相比交流配电网，直流配电网在线路成本、输电损耗、供电可靠性等方面具有优势，可以有效地提高供电容量与电能质量，充分发挥分布式能源的价值和效益。
然而在目前的直流配电网中存在着故障限流阻断和电能质量治理的问题。当直流线路发生故障时，短路电流迅速上升，且没有过零点，因此需要在线路中串联接入限流装置和阻断装置，抑制故障电流上升率并实现对故障电流分断。同时在直流环网中，由于线路数量大于电源终端数量，导致线路上潮流分配和线路阻抗相关，重载线路长时间运行增加线路故障率，因此需要增加潮流控制器进行潮流调度。并且在直流配网末端，由于线路阻抗原因，导致末端电压低于直流负载侧电压，影响末端电能质量，因此需要进行线路电压调节。
目前在实际应用中，分别采用独立的设备实现故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制，增加了直流配电网控制复杂度以及工程成本。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中分别采用独立的设备实现故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制，导致直流配电网控制复杂以及工程成本高的缺陷，从而提供一种故障电流控制器及控制方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种故障电流控制器，包括：电容、第一受控开关、第二受控开关及第一电感，其中，所述电容的两端外接直流电网；所述第一受控开关的第一端与所述电容的一端连接，第二端分别与所述第一电感的一端和所述第二受控开关的第一端连接，所述第一受控开关的控制端外接第一控制信号；所述第一电感的另一端与直流负载的一端连接；所述第二受控开关的第二端分别与所述电容的另一端及所述直流负载的另一端连接。
第二方面，本发明实施例提供一种故障电流控制方法，应用于本发明实施例第一方面提供的故障电流控制器，包括：监测直流负载侧的运行状态；在直流负载侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关和所述第二受控开关关断，或者，控制所述第一受控开关关断，通过控制所述第二受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：在所述直流负载侧处于正常状态时，控制所述第二受控开关关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压；判断所述直流负载侧电压是否大于所述直流电网侧电压；当所述直流负载侧电压大于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第一受控开关的占空比，降低所述直流负载侧电压。
第三方面，本发明实施例提供一种故障电流控制器，还包括：所第二电感、第三受控开关及第四受控开关，其中，所述第二电感的一端与所述直流电网的正向端连接，另一端分别与所述第三受控开关的第二端及所述第四受控开关的第一端连接；所述第三受控开关的第一端与所述第一受控开关的第一端连接，控制端外接第三控制信号；所述第四受控开关的第二端与所述直流电网的反向端连接，控制端外接第四控制信号。
第四方面，本发明实施例提供一种故障电流控制方法，应用于本发明实施例第三方面提供的故障电流控制器，包括：监测直流负载侧和直流电网侧的运行状态；根据所述直流负载侧和/或所述直流电网侧的运行状态控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关的开关状态。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：在直流负载侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，或者，控制所述第一受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，并通过控制所述第二受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：在直流电网侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，或者，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关及所述第三受控开关断开，并通过控制所述第四受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：在直流电网侧和直流负载侧均处于正常状态时，判断直流输电系统是否发生潮流反转；当直流输电系统未发生潮流反转时，控制所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压；判断所述直流负载侧电压是否大于所述直流电网侧电压；当所述直流负载侧电压大于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第一受控开关的占空比，降低所述直流负载侧电压。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：当所述直流负载侧电压不大于所述直流电网侧电压，判断所述直流负载侧电压是否小于所述直流电网侧电压；当所述直流负载侧电压小于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第四受控开关的占空比，提升所述直流负载侧电压。
在一实施例中，故障电流控制方法，还包括：当直流输电系统发生潮流反转时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关及所述第四受控开关关断，并获取所述直流电网侧电压和所述直流负载侧电压；判断所述直流电网侧电压是否大于所述直流负载侧电压；当所述直流电网侧电压大于所述直流负载侧电压时，通过控制所述第三受控开关的占空比，降低所述直流电网侧电压；当所述直流电网侧电压不大于所述直流负载侧电压，判断所述直流电网侧电压是否小于所述直流负载侧电压；当所述直流电网侧电压小于所述直流负载侧电压时，通过控制所述第二受控开关的占空比，提升所述直流电网侧电压。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的故障电流控制器，包括：电容、第一受控开关、第二受控开关及第一电感，其中，电容的两端外接直流电网；第一受控开关的第一端与电容的一端连接，第二端分别与第一电感的一端和第二受控开关的第一端连接，第一受控开关的控制端外接第一控制信号；第一电感的另一端与直流负载的一端连接；第二受控开关的第二端分别与电容的另一端及直流负载的另一端连接。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，并通过外接的第一控制信号调节第一受控开关的占空比，进而调节故障电流控制器的输出电压，不仅稳定了直流负载侧电压而且提高了负载电能质量。通过调节第一受控开关的占空比，实现线路电压调整，满足线路潮流调度的需求。通过在故障电流控制器中设置电感，由于限流电感的存在，当线路发生故障时，可以限制故障电流的上升率，起到故障限流的作用。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，当线路发生故障时，通过分断第一受控开关，可以实现故障电流的快速分断，起到故障阻断的作用。通过在故障电流控制器中设置第二受控开关，在直流配电线路发生故障时，可以通过调节第二受控开关的占空比进而调节输出电压，实现对线路电流的有效控制，起到故障时刻线路电流的有效控制。通过将故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制集成在故障电流控制器，降低了整个故障电流控制器无源器件的需求，进而降低了直流配电网控制复杂度以及工程成本。
本发明提供的故障电流控制方法，通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，并通过外接的第一控制信号调节第一受控开关的占空比，进而调节故障电流控制器的输出电压，不仅稳定了直流负载侧电压而且提高了负载电能质量。通过调节第一受控开关的占空比，实现线路电压调整，满足线路潮流调度的需求。通过在故障电流控制器中设置电感，由于限流电感的存在，当线路发生故障时，可以限制故障电流的上升率，起到故障限流的作用。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，当线路发生故障时，通过分断第一受控开关，可以实现故障电流的快速分断，起到故障阻断的作用。通过在故障电流控制器中设置第二受控开关，在直流配电线路发生故障时，可以通过调节第二受控开关的占空比进而调节输出电压，实现对线路电流的有效控制，起到故障时刻线路电流的有效控制。通过将故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制集成在故障电流控制器，降低了整个故障电流控制器无源器件的需求，进而降低了直流配电网控制复杂度以及工程成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中故障电流控制器的一个拓扑结构图；
图2为本发明实施例中故障电流控制器的另一个拓扑结构图；
图3为本发明实施例中故障电流控制方法的一个流程图；
图4为本发明实施例中直流负载故障时电流流向的示意图；
图5为本发明实施例中直流负载故障时电流流向的另一个示意图；
图6为本发明实施例中故障电流控制器的另一个拓扑结构图；
图7为本发明实施例中直流负载故障时电流流向的另一个示意图；
图8为本发明实施例中直流负载故障时电流流向的另一个示意图；
图9为本发明实施例中恒流限流工作示意图；
图10为本发明实施例中直流电网侧故障时电流流向的另一个示意图；
图11为本发明实施例中直流电网侧故障时电流流向的另一个示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种故障电流控制器，如图1所示，包括：电容C、第一受控开关S1、第二受控开关S2及第一电感L1，其中，电容C的两端外接直流电网；第一受控开关S1的第一端与电容C的一端连接，第二端分别与第一电感L1的一端和第二受控开关S2的第一端连接，第一受控开关S1的控制端外接第一控制信号；第一电感L1的另一端与直流负载的一端连接；第二受控开关S2的第二端分别与电容C的另一端及直流负载的另一端连接；第二受控开关S2的控制端外接第二控制信号。
在一具体实施例中，故障电流控制器的左侧接入直流电网，右侧接入直流负载侧，直流电网侧电压为US，直流负载侧电压为U1。当线路正常工作时，即负载侧处于正常状态时，外部控制模块通过发送第一控制信号控制第一受控开关S1导通，发送第二控制信号控制第二受控开关S2关断，此处的第一控制信号和第二控制信号均为PWM波频率信号。直流电网侧电压为US经过第一受控开关S1和第一电感L1为直流负载侧供电。在本发明实施例中，第一受控开关S1、第二受控开关S2均反向并联一个二极管，用作续流电路，保护受控开关。在实际应用中，如图2所示，第二受控开关S2也可替换为二极管D1，此时二极管D1的关断不受外部控制模块的控制，本发明并不以此为限。
本发明提供的故障电流控制器，包括：电容、第一受控开关、第二受控开关及第一电感，其中，电容的两端外接直流电网；第一受控开关的第一端与电容的一端连接，第二端分别与第一电感的一端和第二受控开关的第一端连接，第一受控开关的控制端外接第一控制信号；第一电感的另一端与直流负载的一端连接；第二受控开关的第二端分别与电容的另一端及直流负载的另一端连接。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，并通过外接的第一控制信号调节第一受控开关的占空比，进而调节故障电流控制器的输出电压，不仅稳定了直流负载侧电压而且提高了负载电能质量。通过调节第一受控开关的占空比，实现线路电压调整，满足线路潮流调度的需求。通过在故障电流控制器中设置电感，由于限流电感的存在，当线路发生故障时，可以限制故障电流的上升率，起到故障限流的作用。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，当线路发生故障时，通过分断第一受控开关，可以实现故障电流的快速分断，起到故障阻断的作用。通过在故障电流控制器中设置第二受控开关，在直流配电线路发生故障时，可以通过调节第二受控开关的占空比进而调节输出电压，实现对线路电流的有效控制，起到故障时刻线路电流的有效控制。通过将故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制集成在故障电流控制器，降低了整个故障电流控制器无源器件的需求，进而降低了直流配电网控制复杂度以及工程成本。
本发明实施例提供还一种故障电流控制方法，应用于如图1所示的故障电流控制器，如图3所示，具体控制方法包括如下步骤：
步骤S101：监测直流负载侧的运行状态。
步骤S102：在直流负载侧处于故障状态时，控制第一受控开关S1和第二受控开关S2关断，或者，控制第一受控开关S1关断，通过控制第二受控开关S2的占空比控制直流负载侧的故障电流恒定。
在一具体实施例中，外部控制模块实时监视直流负载侧的运行状态，当直流负载侧处于正常状态时，外部控制模块控制第一受控开关S1导通，第二受控开关S2关断。当直流负载侧发生故障时，如图4所示，直流负载侧处于短路状态，此时直流电网侧电压通过第一受控开关S1和第一电感L1进行放电，第一电感L1起到限流、降低故障电流的作用，由于直流负载侧处于短路状态，直流负载侧等效阻值较小，故障电流会瞬时升高，如图5所示，当故障电流超过预设故障电流阈值后，外部控制模块控制第一受控开关S1和第二受控开关S2关断，故障电流经第一电感L1和与第二受控开关S2反向并联的二极管进行续流，实现对故障电流阻断。在本发明实施例中，当第二受控开关S2替换为二极管D1时，外部控制模块监视到直流负载侧处于正常状态时，外部控制模块控制第一受控开关S1导通。当监视到直流负载侧处于故障状态且故障电流超过预设故障电流阈值后，外部控制模块控制第一受控开关S1关断，故障电流经第一电感L1和二极管D1进行续流，实现对故障电流阻断。在本发明实施例中，预设故障电流阈值根据实际需要进行设定，本发明并不以此为限。
本发明提供的故障电流控制方法，通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，并通过外接的第一控制信号调节第一受控开关的占空比，进而调节故障电流控制器的输出电压，不仅稳定了直流负载侧电压而且提高了负载电能质量。通过调节第一受控开关的占空比，实现线路电压调整，满足线路潮流调度的需求。通过在故障电流控制器中设置电感，由于限流电感的存在，当线路发生故障时，可以限制故障电流的上升率，起到故障限流的作用。通过在故障电流控制器中设置第一受控开关，当线路发生故障时，通过分断第一受控开关，可以实现故障电流的快速分断，起到故障阻断的作用。通过在故障电流控制器中设置第二受控开关，在直流配电线路发生故障时，可以通过调节第二受控开关的占空比进而调节输出电压，实现对线路电流的有效控制，起到故障时刻线路电流的有效控制。通过将故障电流分断、潮流调度以及电压调节的控制集成在故障电流控制器，降低了整个故障电流控制器无源器件的需求，进而降低了直流配电网控制复杂度以及工程成本。
在一具体实施例中，在直流负载侧处于故障状态时，此时外部控制模块控制第一受控开关S1关断，并通过调整如图1所示的第二受控开关S2的占空比控制直流负载侧的故障电流恒定，起到故障下恒流限流的作用。
在一实施例中，故障电流控制方法，如图3所示，还包括：
步骤S103：在负载侧处于正常状态时，控制第二受控开关S2关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压。
步骤S104：判断直流负载侧电压是否大于直流电网侧电压。
步骤S105：当直流负载侧电压大于直流电网侧电压时，通过控制第一受控开关S1的占空比，降低直流负载侧电压。
在一具体实施例中，当直流负载侧处于正常状态时，第一受控开关S1处于导通状态，第二受控开关S2处于关断状态，直流电网侧电压为US经过第一受控开关S1和第一电感L1为直流负载侧供电，获取此时直流电网侧电压和直流负载侧电压。通过判断直流电网侧电压和直流负载侧电压的关系，决定是否进行降压控制，当直流负载侧电压大于直流电网侧电压时，外部控制模块通过发送PWM波频率调节第一受控开关S1的占空比，降低直流负载侧电压，通过对线路进行潮流调度，实现对负载电压的稳定控制。需要说明的是，在本发明实施例中，第二受控开关S2可替换为如图2所示的二极管D1，以实现对负载电压的稳定控制。
如图6所示，本发明实施例提供的故障电流控制器还包括：第二电感L2、第三受控开关S3及第四受控开关S4，其中，第二电感L2的一端与直流电网的正向端连接，另一端分别与第三受控开关S3的第二端及第四受控开关S4的第一端连接；第三受控开关S3的第一端与第一受控开关S1的第一端连接，控制端外接第三控制信号；第四受控开关S4的第二端与直流电网的反向端连接，控制端外接第四控制信号。
在一具体实施例中，故障电流控制器的左侧接入直流电网，右侧接入直流负载侧，直流电网侧电压为US，直流负载侧电压为U1。在本发明实施例中，第三受控开关S3、第四受控开关S4均反向并联一个二极管，用作续流电路，保护受控开关。当线路正常工作时，外部控制模块通过发送第一控制信号控制第一受控开关S1导通，发送第二控制信号控制第二受控开关S2关断，发送第三控制信号控制第三受控开关S3关断以及发送第四控制信号控制第四受控开关S4关断，直流电网侧电压为US经过第二电感L2、第三受控开关S3反向并联的二极管、第一受控开关S1和第一电感L1为直流负载侧供电。
本发明实施例还提供一种故障电流控制方法，应用于如图6所示的故障电流控制器，具体控制方法包括如下步骤：
步骤201：监测直流负载侧和直流电网侧的运行状态。
步骤202：根据直流负载侧和/或直流电网侧的运行状态控制第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4的开关状态。
在一具体实施例中，外部控制模块实时监视直流负载侧和直流电网侧的运行状态，当电流由直流电网侧流向直流负载侧时，监测直流负载侧的运行状态，并根据直流负载侧的运行状态控制第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4的开关状态。当电流由直流负载侧流向直流电网侧时，监测直流电网侧的运行状态，并根据直流电网侧的运行状态控制第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4的开关状态。
在一实施例中，上述的故障电流控制方法，还包括：在直流负载侧处于故障状态时，控制第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4断开，或者，控制第一受控开关S1、第三受控开关S3及第四受控开关S4断开，并通过控制第二受控开关S2的占空比控制直流负载侧的故障电流恒定。
在一具体实施例中，当直流负载侧发生故障时，如图7所示，直流负载侧处于短路状态，此时直流电网侧电压Us和中间电容电压Um同时向短路点放电，由于第一电感L1和第二电感L2的存在，起到抑制故障电流上升率、降低故障电流的作用，由于直流负载侧处于短路状态，直流负载侧等效阻值较小，故障电流会瞬时升高，如图8所示，当故障电流超过预设故障电流阈值后，外部控制模块控制第一受控开关S1关断，故障电流经第一电感L1和与第二受控开关S2反向并联的二极管进行续流，实现电源和故障点之间隔离。同时直流电网侧通过第二电感L2和第三受控开关S3反并联二极管为中间电容C充电，当电容C电压Um超过Us电压时，第二电感L2中电流开始下降，实现电源侧电流阻断。或者，在直流负载侧发生故障时，故障电流控制器还可以工作在恒流限流模式下，此时控制第一受控开关S1、第三受控开关S3及第四受控开关S4断开，并通过调整第二受控开关S2的占空比控制直流负载侧的故障电流恒定，实现对线路电流的稳定控制，如图9所示为恒流限流工作示意图，即使在线路存在故障的条件下，通过电流外环电压内环的控制，依然可以降低负载电压，实现故障电流的恒流控制，起到故障下恒流限流作用。
在一实施例中，上述的故障电流控制方法，还包括：在直流电网侧处于故障状态时，控制第一受控开关S1、第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4断开，或者，控制第一受控开关S1、第二受控开关S2及第三受控开关S3断开，并通过控制第四受控开关S4的占空比控制直流负载侧的故障电流恒定。
在一具体实施例中，当出现潮流反转时，即直流负载侧的能量大于直流电网侧能量时，直流负载侧充当电源侧，直流电网侧充当负载侧，电流由直流负载侧经第一电感L1、第一受控开关S1反向并联的二极管、第三受控开关S3和第二电感L2流向直流电网侧。如图10所示，此时若直流电网侧处于故障状态，直流电网侧处于短路状态，直流负载侧电压U1和中间电容电压Um同时向短路点放电，由于第一电感L1和第二电感L2的存在，起到抑制故障电流上升率、降低故障电流的作用，由于直流电网侧处于短路状态，直流电网侧等效阻值较小，故障电流会瞬时升高，如图11所示，当故障电流超过预设故障电流阈值后，外部控制模块控制第三受控开关S3关断，故障电流经第二电感L2和与第四受控开关S4反向并联的二极管进行续流，实现电源和故障点之间隔离。同时直流负载侧通过第一电感L1和第一受控开关S1反并联二极管为中间电容C充电，当电容C电压Um超过U1电压时，第一电感L1中电流开始下降，实现直流负载侧阻断。通过该故障电流控制器，可实现故障电流的双向阻断。
在一实施例中，上述的故障电流控制方法还包括如下步骤：
步骤203：在直流电网侧和直流负载侧均处于正常状态时，判断直流输电系统是否发生潮流反转。
步骤204：当直流输电系统未发生潮流反转时，控制第二受控开关S2、第三受控开关S3及第四受控开关S4关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压。
步骤205：判断直流负载侧电压是否大于直流电网侧电压。
步骤206：当直流负载侧电压大于直流电网侧电压时，通过控制第一受控开关S1的占空比，降低直流负载侧电压。
步骤207：当直流负载侧电压不大于直流电网侧电压，判断直流负载侧电压是否小于直流电网侧电压。
步骤208：当直流负载侧电压小于直流电网侧电压时，通过控制第四受控开关S4的占空比，提升直流负载侧电压。
步骤209：当直流输电系统发生潮流反转时，控制第一受控开关S1、第二受控开关S2及第四受控开关S4关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压。
步骤210：判断直流电网侧电压是否大于直流负载侧电压。
步骤211：当直流电网侧电压大于直流负载侧电压时，通过控制第三受控开关S3的占空比，降低直流电网侧电压。
步骤212：当直流电网侧电压不大于直流负载侧电压，判断直流电网侧电压是否小于直流负载侧电压。
步骤213：当直流电网侧电压小于直流负载侧电压时，通过控制第二受控开关S2的占空比，提升直流电网侧电压。
在一具体实施例中，当电流由直流电网侧流向直流负载侧时且直流电网侧和直流负载侧均处于正常状态时，第一受控开关S1处于导通状态，第二受控开关S2处于关断状态，第三受控开关S3处于关断状态，第四受控开关S4处于关断状态，直流电网侧电压为US经过第二电感L2、第三受控开关S3反向并联的二极管、第一受控开关S1和第一电感L1为直流负载侧供电。获取此时直流电网侧电压和直流负载侧电压。通过判断直流电网侧电压和直流负载侧电压的关系，决定是否进行升降压控制，当直流负载侧电压大于直流电网侧电压时，外部控制模块通过发送PWM波频率调节第一受控开关S1的占空比，降低直流负载侧电压。当直流负载侧电压小于直流电网侧电压时，外部控制模块通过发送PWM波频率调节第四受控开关S4的占空比，提升直流负载侧电压，实现对负载电压的稳定控制。
在一具体实施例中，当直流输电系统发生潮流反转时，即电流由直流负载侧流向直流电网侧时且直流电网侧和直流负载侧均处于正常状态时，第一受控开关S1处于关断状态，第二受控开关S2处于关断状态，第三受控开关S3处于导通状态，第四受控开关S4处于关断状态，直流负载侧电压U1经第一电感L1、第一受控开关S1反向并联的二极管、第三受控开关S3和第二电感L2为直流电网侧供电。获取此时直流电网侧电压和直流负载侧电压，通过判断直流电网侧电压和直流负载侧电压的关系，决定是否进行升降压控制，当直流电网侧电压大于直流负载侧电压时，外部控制模块通过发送PWM波频率调节第三受控开关S3的占空比，降低直流电网侧电压。当直流电网侧电压小于直流负载侧电压时，外部控制模块通过发送PWM波频率调节第二受控开关S2的占空比，提升直流电网侧电压，实现对负载电压的稳定控制。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种故障电流控制器，其特征在于，包括：电容、第一受控开关、第二受控开关及第一电感，其中，
所述电容的两端外接直流电网；
所述第一受控开关的第一端与所述电容的一端连接，第二端分别与所述第一电感的一端和所述第二受控开关的第一端连接，所述第一受控开关的控制端外接第一控制信号；
所述第一电感的另一端与直流负载的一端连接；
所述第二受控开关的第二端分别与所述电容的另一端及所述直流负载的另一端连接；
故障电流控制器，还包括：第二电感、第三受控开关及第四受控开关，其中，
所述第二电感的一端与所述直流电网的正向端连接，另一端分别与所述第三受控开关的第二端及所述第四受控开关的第一端连接；
所述第三受控开关的第一端与所述第一受控开关的第一端连接，控制端外接第三控制信号；
所述第四受控开关的第二端与所述直流电网的反向端连接，控制端外接第四控制信号。
2.一种故障电流控制方法，应用于如权利要求1所述的故障电流控制器，其特征在于，包括：
监测直流负载侧的运行状态；
在直流负载侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关和所述第二受控开关关断，或者，控制所述第一受控开关关断，通过控制所述第二受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
3.根据权利要求2所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
在所述直流负载侧处于正常状态时，控制所述第二受控开关关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压；
判断所述直流负载侧电压是否大于所述直流电网侧电压；
当所述直流负载侧电压大于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第一受控开关的占空比，降低所述直流负载侧电压。
4.根据权利要求2所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
监测直流负载侧和直流电网侧的运行状态；
根据所述直流负载侧和/或所述直流电网侧的运行状态控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关的开关状态。
5.根据权利要求4所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
在直流负载侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，或者，控制所述第一受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，并通过控制所述第二受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
6.根据权利要求4所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
在直流电网侧处于故障状态时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关断开，或者，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关及所述第三受控开关断开，并通过控制所述第四受控开关的占空比控制所述直流负载侧的故障电流恒定。
7.根据权利要求4所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
在直流电网侧和直流负载侧均处于正常状态时，判断直流输电系统是否发生潮流反转；
当直流输电系统未发生潮流反转时，控制所述第二受控开关、所述第三受控开关及所述第四受控开关关断，并获取直流电网侧电压和直流负载侧电压；
判断所述直流负载侧电压是否大于所述直流电网侧电压；
当所述直流负载侧电压大于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第一受控开关的占空比，降低所述直流负载侧电压。
8.根据权利要求7所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
当所述直流负载侧电压不大于所述直流电网侧电压，判断所述直流负载侧电压是否小于所述直流电网侧电压；
当所述直流负载侧电压小于所述直流电网侧电压时，通过控制所述第四受控开关的占空比，提升所述直流负载侧电压。
9.根据权利要求7所述的故障电流控制方法，其特征在于，还包括：
当直流输电系统发生潮流反转时，控制所述第一受控开关、所述第二受控开关及所述第四受控开关关断，并获取所述直流电网侧电压和所述直流负载侧电压；
判断所述直流电网侧电压是否大于所述直流负载侧电压；
当所述直流电网侧电压大于所述直流负载侧电压时，通过控制所述第三受控开关的占空比，降低所述直流电网侧电压；
当所述直流电网侧电压不大于所述直流负载侧电压，判断所述直流电网侧电压是否小于所述直流负载侧电压；
当所述直流电网侧电压小于所述直流负载侧电压时，通过控制所述第二受控开关的占空比，提升所述直流电网侧电压。
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