CN114123748B - 用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置及控制方法，属于直流变换器领域，装置包括：正极故障穿越单元，包括正极主支路、正极续流回路和正极泄流支路，正极主支路的两端分别连接正极直流变压器输出电容Cop的正极和正极负载，正极续流回路的两端分别连接Cop的负极和正极负载，正极泄流支路的两端分别连接负极直流变压器输出电容Con的负极和正极负载；负极故障穿越单元，包括负极主支路、负极续流回路和负极泄流支路，负极主支路的两端分别连接Con的负极和负极负载，负极续流回路的两端分别连接Con的正极和负极负载，负极泄流支路的两端分别连接Cop的正极和负极负载。能够处理直流变压器带用电负载时的低压侧多种故障情况。

Description

用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的控制方法
技术领域
本发明属于直流变换器领域，更具体地，涉及一种用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置及控制方法。
背景技术
与传统交流配电系统相比，直流配电网的传输损耗更低、可靠性更高，并且与分布式电源具有很强的对接能力，因此受到了广泛关注。直流配电网的末端是电压为±10kV/±375V的直流变压器，需要供给的负载种类繁多，涵盖工业、商业、民用等多种应用场景。为了保证各种负载和分布式电源的灵活接入，保证各负载的稳定安全运行，真双极连接的直流变压器成为直流配电网的首选。
直流变压器的短路故障具有以下特点：阻抗小、过程快，不利于故障限流，难以实现故障定位；故障电流无自然过零点的特点，需采用昂贵的直流断路器实现故障分断；直流母线电容容值大，在短路放电过程中危害大，可能导致电容损坏；直流母线电容容值大，若不加以控制，电容电压将在短路过程中在启动过程中充电时间长，不利于电路的快速恢复。上述特点使得直流电网短路风险远大于交流电网。真双极连接的直流变压器同时面对正极对地短路、负极对地短路及双极短路的风险，相应的故障穿越问题亟待解决。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置及控制方法，其目的在于实现真双极连接式直流变压器全场景下的故障穿越。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置，包括：正极故障穿越单元，包括正极主支路、正极续流回路和正极泄流支路，所述正极主支路的两端分别连接正极直流变压器输出电容Cop的正极和正极负载，所述正极续流回路的两端分别连接Cop的负极和正极负载，所述正极泄流支路的两端分别连接负极直流变压器输出电容Con的负极和正极负载；负极故障穿越单元，包括负极主支路、负极续流回路和负极泄流支路，所述负极主支路的两端分别连接Con的负极和负极负载，所述负极续流回路的两端分别连接Con的正极和负极负载，所述负极泄流支路的两端分别连接Cop的正极和负极负载。
更进一步地，所述正极主支路包括串联连接的开关管TP1和正极限流电感LP，所述正极续流回路包括串联连接的开关管TP2和二极管DP1，所述正极泄流支路包括二极管DP2；TP1的另一端连接Cop的正极，LP的另一端连接正极负载；TP2的另一端连接Cop的负极，DP1的阴极连接TP1和LP的连接点；DP2的阴极连接TP2和DP1的连接点，DP2的阳极连接Con的负极。
更进一步地，所述负极主支路包括串联连接的开关管TN1和负极限流电感LN，所述负极续流回路包括串联连接的开关管TN2和二极管DN1，所述负极泄流支路包括二极管DN2；TN1的另一端连接Con的负极，LN的另一端连接负极负载；TN2的另一端连接Con的正极，DN1的阳极连接TN1和LN的连接点；DN2的阳极连接TN2和DN1的连接点，DP2的阴极连接Cop的正极。
按照本发明的另一个方面，提供了一种如上所述的用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的控制方法，包括：当仅检测到正极对地短路故障时，执行正极故障穿越控制策略；当仅检测到负极对地短路故障时，执行负极故障穿越控制策略；当同时检测到正极对地短路故障和负极对地短路故障，同时执行正极故障穿越控制策略和负极故障穿越控制策略。
更进一步地，所述正极故障穿越控制策略包括：S1，预设时间段内交替接通正极主支路和正极续流回路，以对正极负载总电流进行滞环控制，其中，正极负载总电流大于限流范围上限时，接通正极续流回路，正极负载总电流小于限流范围下限时，接通正极主支路，否则，正极主支路和正极续流回路的通断状态保持不变；S2，关断正极主支路和正极续流回路，通过正极泄流支路将正极负载总电流连接至负极母线，以将正极负载总电流泄流降为0；S3，正极故障支路对应的断路器动作，以清除正极故障支路。
更进一步地，所述S1包括：所述预设时间段内，当正极负载总电流大于限流范围上限时，关断TP1，TP2保持导通，正极负载总电流流经TP2和DP1并逐渐衰减，当正极负载总电流小于限流范围下限时，TP1、TP2均保持导通，正极负载总电流逐渐上升。
更进一步地，所述负极故障穿越控制策略包括：S1′，预设时间段内交替接通负极主支路和负极续流回路，以对负极负载总电流进行滞环控制，其中，负极负载总电流大于限流范围上限时，接通负极续流回路，负极负载总电流小于限流范围下限时，接通负极主支路，否则，负极主支路和负极续流回路的通断状态保持不变；S2′，关断负极主支路和负极续流回路，通过负极泄流支路将负极负载总电流连接至正极母线，以将负极负载总电流泄流降为0；S3′，负极故障支路对应的断路器动作，以清除负极故障支路。
更进一步地，所述S1′包括：所述预设时间段内，当负极负载总电流大于限流范围上限时，关断TN1，TN2保持导通，负极负载总电流流经TN2和DN1并逐渐衰减，当负极负载总电流小于限流范围下限时，TN1、TN2均保持导通，负极负载总电流逐渐上升。
更进一步地，当正极负载总电流大于故障电流判据值时，发生正极对地短路故障；当负极负载总电流大于故障电流判据值时，发生负极对地短路故障；所述故障电流判据值小于所述限流范围下限。
更进一步地，当未检测到正极对地短路故障或负极对地短路故障时，控制正极主支路、正极续流回路、负极主支路和负极续流回路均处于导通状态。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)故障穿越单元中设置主支路、续流回路和泄流支路，正/负/双极短路故障时，通过交替接通主支路、续流回路来对负载电流进行滞环控制，以将负载电流限制在变压器的最大输出能力范围内，整个故障穿越过程中不会出现过流情况，保证了变压器的安全；
(2)正/负/双极短路故障时，由于主支路并未始终导通，正/负极输出电容的电压将始终保持正常运行状态，避免了电容在短路故障下的放电危害，保证了正/负极输出电容的安全；此外，还避免了故障切除后正/负极输出大电容的充电过程，提高了系统恢复速度；
(3)通过将正/负母线电压作用在负/正极负载电流上使负载电流迅速衰减为零，创造了电流过零点，为断路器的动作提供了有利条件，便于切除短路故障。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的拓扑结构示意图；
图2为图1所示拓扑结构发生正极短路故障的示意图；
图3为图1所示拓扑结构发生负极短路故障的示意图；
图4为图1所示拓扑结构发生双极短路故障的示意图；
图5为本发明实施例提供的正极故障穿越控制策略的流程图；
图6为本发明实施例提供的负极故障穿越控制策略的流程图；
图7为发生正极短路故障时在相应控制策略下的故障穿越波形图；
图8为发生负极短路故障时在相应控制策略下的故障穿越波形图；
图9为发生双极短路故障时在相应控制策略下的故障穿越波形图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
11为正极主支路，12为正极续流回路，13为正极泄流支路，21为负极主支路，22为负极续流回路，23为负极泄流支路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本实施例中提供的故障穿越装置的应用场景为真双极连接的直流变压器。具体地，参阅图1，正极直流变压器和负极直流变压器的输入输出均采用真双极连接方式，正极直流变压器输入侧连接至母线+Vdc和GND，负极直流变压器的输入侧连接至母线GND和-Vdc；正极直流变压器输出电容Cop的负极与负极直流变压器输出电容Con的正极连接共地，则真双极输出侧可分为正极母线、负极母线和地线；正、负极负载均包含多条带有断路器的负载支路。
图1为本发明实施例提供的用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的拓扑结构示意图。
参阅图1，用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置包括正极故障穿越单元和负极故障穿越单元。正极故障穿越单元包括正极主支路11、正极续流回路12和正极泄流支路13。正极主支路11的两端分别连接正极直流变压器输出电容Cop的正极和正极负载。正极续流回路12的两端分别连接Cop的负极和正极负载。正极泄流支路13的两端分别连接负极直流变压器输出电容Con的负极和正极负载。负极故障穿越单元包括负极主支路21、负极续流回路22和负极泄流支路23。负极主支路21的两端分别连接Con的负极和负极负载。负极续流回路22的两端分别连接Con的正极和负极负载。负极泄流支路23的两端分别连接Cop的正极和负极负载。
根据本发明的实施例，正极主支路11包括串联连接的开关管TP1和正极限流电感LP；正极续流回路12包括串联连接的开关管TP2和二极管DP1；正极泄流支路13包括二极管DP2。TP1的另一端连接Cop的正极，LP的另一端连接正极负载。TP2的另一端连接Cop的负极，DP1的阴极连接TP1和LP的连接点。DP2的阴极连接TP2和DP1的连接点，DP2的阳极连接Con的负极。
根据本发明的实施例，负极主支路21包括串联连接的开关管TN1和负极限流电感LN；负极续流回路22包括串联连接的开关管TN2和二极管DN1；负极泄流支路23包括二极管DN2。TN1的另一端连接Con的负极，LN的另一端连接负极负载。TN2的另一端连接Con的正极，DN1的阳极连接TN1和LN的连接点。DN2的阳极连接TN2和DN1的连接点，DP2的阴极连接Cop的正极。
需要说明的是，本实施例中仅仅是给出了一种优选的正极故障穿越单元、负极故障穿越单元的拓扑结构。可以理解的是，正极主支路、正极续流回路、正极泄流支路、负极主支路、负极续流回路、负极泄流支路中也可以添加其他不影响其功能的元件；开关管TP1、TP2、TN1、TN2为可控开关管，例如MOSFET、IGBT等；二极管DP1、DP2、DN1、DN2也可以替换为其他单向导通器件。
正常运行状态下(即未检测到正极对地短路故障或负极对地短路故障)，控制正极主支路、正极续流回路、负极主支路和负极续流回路均处于导通状态。具体地，TP1和TN1都处于导通状态，正极的负载总电流Ipload流经正极母线上的TP1和LP，负极的负载总电流Inload流经负极母线上的TN1和LN。TP2和TN2在正常工作时也处于导通状态，保证当TP1或TN1被错误地关断时，正极负载电流能通过TP2和DP1路径续流，负极负载电流能通过TN2和DN1路径续流，这两个续流支路在正常工作时被旁路。
本发明实施例还提供了一种如图1所示的用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的控制方法。参阅图2-图9，对本实施例中的控制方法进行详细说明。
控制方法包括：当仅检测到正极对地短路故障时，执行正极故障穿越控制策略；当仅检测到负极对地短路故障时，执行负极故障穿越控制策略；当同时检测到正极对地短路故障和负极对地短路故障，同时执行正极故障穿越控制策略和负极故障穿越控制策略。
仅发生正极对地短路故障时的拓扑结构如图2所示，一个或多个正极负载支路短接至地线。仅发生负极对地短路故障时的拓扑结构如图3所示，一个或多个负极负载支路短接至地线。同时发生正极对地短路故障和负极对地短路故障时的拓扑结构如图4所示，一个或多个正极负载支路短接至地线，同时一个或多个负极负载支路短接至地线。
由于真双极连接方式下正负极完全独立，因此当正极对地短路故障发生时，负极仍能正常工作。然而，由于故障支路的小阻抗特性，短路后正极的负载总电流Ipload上升，当Ipload超过故障电流判据值Ijudge时，判断发生正极对地短路故障，执行正极故障穿越控制策略，控制系统进入正极故障电流的迟滞限流阶段。参阅图5，正极故障穿越控制策略包括操作S1-操作S3。
S1，预设时间段内交替接通正极主支路和正极续流回路，以对正极负载总电流进行滞环控制，其中，正极负载总电流大于限流范围上限时，接通正极续流回路，正极负载总电流小于限流范围下限时，接通正极主支路，否则，正极主支路和正极续流回路的通断状态保持不变。
正极对地短路故障发生后的预设时间段内，首先控制TP1和TP2保持导通，此时正极负载总电流Ipload会继续因为短路而上升，当Ipload继续上升到大于限流范围上限Iup时，控制TP2继续保持导通，关断TP1，此时正极负载总电流流经TP2和DP1组成的续流回路，由于续流回路是无源的，在该阶段Ipload会逐渐衰减，当Ipload小于限流范围下限Ilow时，重新导通TP1，此时TP1、TP2均处于导通状态；重复执行上述操作，通过导通和关断TP1，将Ipload滞环控制在(Ilow，Iup)这个限流范围中。其中，限流范围下限Ilow大于故障电流判据值Ijudge。
由于限流范围下限Ilow大于故障电流判据值Ijudge，因此，Ipload在限流阶段中始终大于Ijudge，当Ipload>Ijudge持续了预设时间段后，故障支路的定位已完成，故障支路的断路器准备动作，此时限流阶段结束，进入电流泄放阶段。预设时间段例如为4.5ms、5ms等。
S2，关断正极主支路和正极续流回路，通过正极泄流支路将正极负载总电流连接至负极母线，以将正极负载总电流泄流降为0。
具体地，同时关断TP1和TP2，由于正极主支路和正极续流回路的堵塞，此时正极负载总电流Ipload将会通过DP1和DP2连接至负极母线，负极母线的负电压使得Ipload迅速衰减至0。
S3，正极故障支路对应的断路器动作，以清除正极故障支路。
当Ipload衰减至0时，正极故障支路的断路器动作切除故障，及时恢复TP1和TP2的导通状态，电路恢复正常运行，正极故障穿越完成。正极故障穿越的过程中，始终保持TN1和TN2的驱动导通信号，维持负极的正常工作。
由于真双极连接方式下正负极完全独立，因此当负极对地短路故障发生时，正极仍能正常工作。然而，由于故障支路的小阻抗特性，短路后负极的负载总电流Inload上升，当Inload超过故障电流判据值Ijudge时，判断发生负极对地短路故障，执行负极故障穿越控制策略，控制系统进入负极故障电流的迟滞限流阶段。参阅图6，负极故障穿越控制策略包括操作S1′-操作S3′。
S1′，预设时间段内交替接通负极主支路和负极续流回路，以对负极负载总电流进行滞环控制，其中，负极负载总电流大于限流范围上限时，接通负极续流回路，负极负载总电流小于限流范围下限时，接通负极主支路，否则，负极主支路和负极续流回路的通断状态保持不变。
负极对地短路故障发生后的预设时间段内，首先控制TN1和TN2保持导通，此时负极负载总电流Inload会继续因为短路而上升，当Inload继续上升到大于限流范围上限Iup时，控制TN2继续保持导通，关断TN1，此时负极负载总电流流经TN2和DN1组成的续流回路，由于续流回路是无源的，在该阶段Inload会逐渐衰减，当Inload小于限流范围下限Ilow时，重新导通TP1，此时TP1、TP2均处于导通状态；重复执行上述操作，通过导通和关断TN1，将Inload滞环控制在(Ilow，Iup)这个限流范围中。其中，限流范围下限Ilow大于故障电流判据值Ijudge。
由于限流范围下限Ilow大于故障电流判据值Ijudge，因此，Inload在限流阶段中始终大于Ijudge，当Inload>Ijudge持续了预设时间段后，故障支路的定位已完成，故障支路的断路器准备动作，此时限流阶段结束，进入电流泄放阶段。预设时间段应满足故障支路定位需求，即在该预设时间段内可以定位出故障支路。优选地，预设时间段内刚好可以定位出故障支路，例如为4.5ms、5ms等。
S2′，关断负极主支路和负极续流回路，通过负极泄流支路将负极负载总电流连接至正极母线，以将负极负载总电流泄流降为0。
具体地，同时关断TN1和TN2，由于负极主支路和负极续流回路的堵塞，此时负极负载总电流Inload将会通过DN1和DN2连接至正极母线，正极母线提供的正电压方向与Inload相反，使得Inload迅速衰减至0。
S3′，负极故障支路对应的断路器动作，以清除负极故障支路。
当Inload衰减至0时，负极故障支路的断路器动作切除故障，及时恢复TN1和TN2的导通状态，电路恢复正常运行，负极故障穿越完成。负极故障穿越的过程中，始终保持TP1和TP2的驱动导通信号，维持正极的正常工作。
当正极对地短路故障和负极对地短路故障同时发生时，短路后Ipload和Inload均上升超过故障电流判据值Ijudge时，则判断双极故障发生，同时执行正极故障穿越控制策略和负极故障穿越控制策略，控制系统进入双极故障电流的迟滞限流阶段。
具体地，首先保持TP1、TP2、TN1和TN2的驱动导通信号，此时Ipload和Inload会继续因为短路而上升。
对于正极而言，一旦Ipload继续上升到超过Iup时，保持TP2的驱动导通信号，关断TP1的驱动信号。此时正极负载电流会流经TP2和DP1的续流支路，Ipload衰减，一旦Ipload低于Ilow，重新导通TP1。重复上述判断，通过导通和关断TP1，使Ipload被滞环控制在(Ilow，Iup)这个限流范围中。
对于负极而言，一旦Inload继续上升到超过Iup时，保持TN2的驱动导通信号，关断TN1的驱动信号。此时负极负载电流会流经TN2和DN1的续流支路，Inload衰减，一旦Inload低于Ilow，重新导通TN1。重复上述判断，通过导通和关断TN1，使Inload被滞环控制在(Ilow，Iup)这个限流范围中。
当Ipload>Ijudge且Inload>Ijudge持续了预设时间段后，双极故障支路所对应的两侧断路器准备动作，此时限流阶段结束，进入电流泄放阶段。此时同时，关断TP1、TP2、TN1和TN2的驱动信号，正极的负载电流Ipload将会通过DP1和DP2连接至负母线，使得Ipload迅速衰减；负极的负载电流Inload将会通过DN1和DN2连接至正母线，使得Inload迅速衰减。当Ipload衰减至0时，正极对应的断路器动作切除故障，及时恢复TP1和TP2的导通状态；当Inload衰减至0时，负极对应的断路器动作切除故障，及时恢复TN1和TN2的导通状态。电路恢复正常运行，双极故障穿越完成。
以下通过具体的仿真实验验证本实施例中用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置及控制方法的有效性，设定双有源桥电路的参数如表1所示。
表1
参数 数值 参数 数值
正/负极电容(Cop/Con) 5mF 正/负极额定电流 262.5A
正/负极母线电压(Vop/Von) ±375V 故障电流判据值Ijudge 290A
正/负极限流电感(Lp/Ln) 0.5mH 故障限流范围(Ilow，Iup) (300,380)A
正/负极最大输出电流 400A - -
图7为正极故障穿越时正极电容电压Vop、负极电容电压Von、正极负载电流Ipload以及负极负载电流Inload的实验波形。正常运行时，Vop＝375V，Von＝375V，Ipload＝262.5A，Inload＝262.5A。正极故障发生时，Ipload上升后进入限流状态，随着TP1的导通和关断，Ipload被控制在300-380A内。限流约4.5ms后，进入电流泄放阶段，关断TP1和TP2，可见Ipload被迅速衰减。Ipload到0后为故障清除切断，正极故障支路的断路器动作，故障清除后，恢复TP1和TP2的导通信号，进入电路恢复阶段。正极故障穿越过程中正极电容电压Vop、负极电容电压Von、负极负载电流Inload均不受影响。
图8为负极故障穿越时正极电容电压Vop、负极电容电压Von、正极负载电流Ipload以及负极负载电流Inload的实验波形。正常运行时，Vop＝375V，Von＝375V，Ipload＝262.5A，Inload＝262.5A。负极故障发生时，Inload上升后进入限流状态，随着TN1的导通和关断，Inload被控制在300-380A内。限流约4.5ms后，进入电流泄放阶段，关断TN1和TN2，可见Inload被迅速衰减。Inload到0后为故障清除阶段，负极故障支路的断路器动作，故障清除后，恢复TN1和TN2的导通信号，进入电路恢复阶段。负极故障穿越过程中正极电容电压Vop、负极电容电压Von、正极负载电流Ipload均不受影响。
图9为双极故障穿越时正极电容电压Vop、负极电容电压Von、正极负载电流Ipload以及负极负载电流Inload的实验波形。正常运行时，Vop＝375V，Von＝375V，Ipload＝262.5A，Inload＝262.5A。双极故障发生时，Ipload和Ipload均上升进入限流状态，随着TP1和TN1的导通和关断，Ipload和Ipload均被控制在300-380A内。限流约4.5ms后，进入电流泄放阶段，关断TP1、TP2、TN1和TN2，，可见Ipload和Inload迅速衰减。电流衰减到0后为故障清除切断，断路器动作，故障清除后，恢复TP1、TP2、TN1和TN2的导通信号，进入电路恢复阶段。双极故障穿越过程中正极电容电压Vop、负极电容电压Von均不受影响。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于真双极连接直流变压器的故障穿越装置的控制方法，其特征在于，所述故障穿越装置包括：正极故障穿越单元，包括正极主支路、正极续流回路和正极泄流支路，所述正极主支路的两端分别连接正极直流变压器输出电容Cop的正极和正极负载，所述正极续流回路的两端分别连接Cop的负极和正极负载，所述正极泄流支路的两端分别连接负极直流变压器输出电容Con的负极和正极负载；负极故障穿越单元，包括负极主支路、负极续流回路和负极泄流支路，所述负极主支路的两端分别连接Con的负极和负极负载，所述负极续流回路的两端分别连接Con的正极和负极负载，所述负极泄流支路的两端分别连接Cop的正极和负极负载；
所述控制方法包括：
当仅检测到正极对地短路故障时，执行正极故障穿越控制策略；
当仅检测到负极对地短路故障时，执行负极故障穿越控制策略；
当同时检测到正极对地短路故障和负极对地短路故障，同时执行正极故障穿越控制策略和负极故障穿越控制策略；
所述正极故障穿越控制策略包括：
S1，预设时间段内交替接通正极主支路和正极续流回路，以对正极负载总电流进行滞环控制，其中，正极负载总电流大于限流范围上限时，接通正极续流回路，正极负载总电流小于限流范围下限时，接通正极主支路，否则，正极主支路和正极续流回路的通断状态保持不变；
S2，关断正极主支路和正极续流回路，通过正极泄流支路将正极负载总电流连接至负极母线，以将正极负载总电流泄流降为0；
S3，正极故障支路对应的断路器动作，以清除正极故障支路。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S1包括：所述预设时间段内，当正极负载总电流大于限流范围上限时，关断TP1，TP2保持导通，正极负载总电流流经TP2和DP1并逐渐衰减，当正极负载总电流小于限流范围下限时，TP1、TP2均保持导通，正极负载总电流逐渐上升。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述负极故障穿越控制策略包括：
S1′，预设时间段内交替接通负极主支路和负极续流回路，以对负极负载总电流进行滞环控制，其中，负极负载总电流大于限流范围上限时，接通负极续流回路，负极负载总电流小于限流范围下限时，接通负极主支路，否则，负极主支路和负极续流回路的通断状态保持不变；
S2′，关断负极主支路和负极续流回路，通过负极泄流支路将负极负载总电流连接至正极母线，以将负极负载总电流泄流降为0；
S3′，负极故障支路对应的断路器动作，以清除负极故障支路。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述S1′包括：所述预设时间段内，当负极负载总电流大于限流范围上限时，关断TN1，TN2保持导通，负极负载总电流流经TN2和DN1并逐渐衰减，当负极负载总电流小于限流范围下限时，TN1、TN2均保持导通，负极负载总电流逐渐上升。
5.如权利要求1-4任一项所述的控制方法，其特征在于，当正极负载总电流大于故障电流判据值时，发生正极对地短路故障；当负极负载总电流大于故障电流判据值时，发生负极对地短路故障；所述故障电流判据值小于所述限流范围下限。
6.如权利要求1-4任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：当未检测到正极对地短路故障或负极对地短路故障时，控制正极主支路、正极续流回路、负极主支路和负极续流回路均处于导通状态。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述正极主支路包括串联连接的开关管TP1和正极限流电感LP，所述正极续流回路包括串联连接的开关管TP2和二极管DP1，所述正极泄流支路包括二极管DP2；
TP1的另一端连接Cop的正极，LP的另一端连接正极负载；TP2的另一端连接Cop的负极，DP1的阴极连接TP1和LP的连接点；DP2的阴极连接TP2和DP1的连接点，DP2的阳极连接Con的负极。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述负极主支路包括串联连接的开关管TN1和负极限流电感LN，所述负极续流回路包括串联连接的开关管TN2和二极管DN1，所述负极泄流支路包括二极管DN2；
TN1的另一端连接Con的负极，LN的另一端连接负极负载；TN2的另一端连接Con的正极，DN1的阳极连接TN1和LN的连接点；DN2的阳极连接TN2和DN1的连接点，DN2的阴极连接Cop的正极。
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