并聯變速恒頻電力系統中直流含量保護的電路和方法技術方案

在至少有兩個可控ＡＣ電源并聯的電力系統中有選擇地隔離故障通道的方法包括步驟：產生ＤＣ含量信號（ＶｄＣ）代表該電源之一的ＡＣ輸出中ＤＣ電壓；產生差分電流信號（Ｖｉｃ）代表流經電源連接相的差分ＤＣ電流，合并此二信號產生一誤差信號（Ｖｅｃ）去控制第一電源的運行，以減小其輸出的ＤＣ電壓。當誤差信號超過一定門檻，產生跳閘信號有選擇地隔離該故障通道。此后，差分電流信號失效而誤差信號只代表分列通道運行的ＤＣ含量信號。（*該技術在2009年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及具有至少兩個並聯連接通道的直流耦接的變速恒頻(下簡稱VSCF)電力系統，更詳細講，關系到用于控制這種系統輸出中直流含量的，以及有選擇地隔離那些向該並聯系統提供過量直流含量的通道的一種方法和電路。直流耦接VSCF電力系統包括一個可變速驅動的發生器，它產生可變頻率的交流輸出電壓，該交流輸出電壓整流后送到一對直流耦接導線上。一臺逆變器從該直流耦接導線上收到電壓並將它轉換成恒定頻率的交流輸出。在該逆變器中的電子開關是成對的，所以開關對中之一導通而發出電流波形的正半周，而該對中另一開關導通則發出電流波形的負半周。為了產生理想的波形，每一開關對必須在輸出波形的每一周期總時間的一半時間導通，而另一半時間為關斷。但是，由于各開關的特性不同，例如轉換時間和飽和電壓的不同，于是不可避免地是，開關對中之一將比另一個開關產生更大的伏-秒/周期。盡管在所產生的伏-秒中的這種差異一般很小(就一個周期而言)，但它會引起一項直流分量導入到輸出波形中。美國專利4，500，837和4，370，702中闡述了用于檢測這種直流分量和調節該逆變器通斷過程以盡量降低直流含量的技術和電路。雖然這些電路對于單通道系統提供出合適的直流含量校正和控制，而並聯連接的VSCF系統存在著特殊情況，現有的各種直流含量控制電路對這些情況并未予充分解決。特別是已發現，因為在輸出中有過量的直流含量而將一並聯的VSCF系統的各通道分離，并不能保證僅將出事故的通道解除。為了理解這項問題，可以研究一下由許多VSCF通道組成的一個並聯的VSCF系統。當該系統工作于並聯結構方式時，所有連接于並聯母線上的通道將力圖促使在其檢測點(通常為調節點)處的直流含量回到它們的被并聯以前的直流含量水平。在各不同調節點之間存在有中間連接饋線的情況下，各個並聯VSCF通道檢測出的實際直流含量是不同的，所以，每個並聯通道將力圖把在其調節的檢測點處的被並聯以后的直流含量調節到被並聯以前的數值上。如果該VSCF通道之一在它被連接到該並聯母線之前具有一個高值(但低于跳閘門檻)的直流含量，那么由于所連接的饋線電纜具有低直流電阻的緣故，該通道將企圖把一個較高的直流含量引到所有的完好通道上，于是這些完好通道將力圖減小其各自的直流含量使之還原到被並聯以前的數值。由于現有的直流含量校正回路具有無限大的增益，當企圖調節該直流含量時，在各完好通道上的一些直流含量校正電路可能飽和。最后，將可能達到平衡，而且沒有一個被並聯的通道具有高到足以引起跳閘的直流含量，因此，系統將繼續以並聯方式運行。現在，若該系統的各通道是分列的，或一條完好通道脫離該並聯母線，則將發生下面的情況。在並聯后飽和的直流含量控制下的各完好通道經過一段時間將從飽和狀態恢復，在這段時間中，這些通道將在其各檢測點處發生最大的直流含量。在各直流含量校正回路的恢復期間，在各檢測點處的直流含量將被激勵到該直流含量校正回路的動態極限值。根據飽和的程度，各飽和通道達到恢復狀態所需的時間可能超過跳閘門檻值，從而導致其它完好通道的跳閘。另一種飽和情況也能引起完好通道跳閘的實例為，例如，假定在並聯母線上的一個通道已經在其直流含量控制方面發生問題，這項問題，設若它發生在孤立的分列通道方式下，則已經造成直流含量超過了該跳閘門檻並隨后斷開該通道。在並聯方式中，該不良通道將在所有完好通道的檢測點處造成較高的直流含量，這是由于中間連接的饋線電纜具有低值直流電阻的緣故。然后這些完好通道將力圖將其較高的並聯后的直流含量調節到其並聯前的數值。當校正各通道的直流含量時，這些完好通道可以使該故障通道檢測點處的直流含量減小到低于該跳閘門檻值，並在此過程中，有些健康通道的直流含量校正電路可被飽和，這種現象與上述討論相同，例外的是，當這些通道是分開的時候，該故障通道將一定跳閘，而某些完好通道也可能跳閘。另一方案是，各完好通道可以減小在故障通道檢測點處的直流含量，但達不到低于該跳閘門檻的水平，而在此過程中，大多數完好通道的直流含量校正檢測已達到飽和，在各測點處的直流含量將可能超過該跳閘門檻值。在這一瞬間，在至少一個通道的檢測點處存在著越限的直流含量，如果不能有選擇地隔離這條故障的通道，則該系統將被迫分列運行，並且所有的通道將工作于孤立方式。再者，該故障通道一定跳閘，而某些完好通道也會跳閘。由此可見，將一條完好通道脫離一組並聯的母線，則該通道就會由于飽和的直流含量控制而可能誤跳閘。此外，當因為過量的直流含量而將一並聯的系統分開運行時，則不僅該故障通道會跳閘，而一些完好通道也會跳閘。因此，期望提供出一種直流含量控制電路，它能使一個並聯連接的VSCF電力系統中有效的通道實現有選擇地跳閘。本專利技術即在于提供一種有選擇地隔離一個電力系統中各故障通道的方法，該系統具有至少兩個可控的交流電源連接成並聯運行方式，其中產生一項直流含量信號，它代表該電源之一的交流輸出中直流電壓的大小，並將它與一項差分電流信號合并，后者代表流過該電源的連接相中的差分直流電流;一項誤差信號(由該合并項產生的)用于控制第一電源的運行，使其減小輸到該系統母線的直流電壓大小。如果該誤差信號超過一預定門檻值，則產生一項跳閘信號，利用該跳閘信號即可有選擇地斷開一個有缺陷的電源。如果該電源系統的各通道工作于分裂狀態或孤立狀態，則阻止該直流含量信號與差分電流信號的合并，以使該誤差信號只代表直流含量信號。本專利技術還包括了一個實現上述直流含量控制方法的電路。通過最佳實施例結合下面附圖所作的闡述將對本專利技術更易于明了，其中的實施例只作為舉例而加以說明。附圖說明圖1A和1B表示的是結合本專利技術的一個并聯VSCF電力系統的方框圖;圖2A、2B、2C和2D是用于解釋本專利技術的運行的一系列向量;圖3A和3B為按本專利技術構成的電路的接線圖;圖4為圖3A的電路應用的一個總電流傳感器的接線圖;圖5為圖4的總電流傳感器應用的電流敏感元件示意圖。現參照各圖來說明，圖1A和1B表示的方框圖是具有兩條通道的並聯VSCF電力系統，該系統包括按照本專利技術一個實施例構成的一個直流含量控制電路。該並聯電力系統10包括一對VSCF通道12和14。通道12產生多相輸出交流電壓作用到母線16上，而通道14產生多相交流輸出作用到母線18上。為了並聯運行，這些電源母線通過饋線19由一臺母線聯絡開關的觸頭20連接起來。因為各通道包含有相同的部件。所以用相同的項目編號來標志每一通道的等同元件。在下面的討論中，電壓信號用附加角注的字母V來標志，如在角注處無數字編號，則該信號標志適用于兩條通道;如在角注處出現“1”，則該信號應用于通道12;如“2”出現于角注處，則該信號應用于通道14。每條通道包括一對直流含量濾過器22和24，它們被接到多個逆變器開關28的輸出26上，濾過器22產生一項電壓信號Vdc，該信號代表每條通道輸出電壓中的直流含量。同樣，濾過器24產生一項電壓信號Vdp，它代表輸出電壓的直流含量。每一通道的直流含量控制四路包括有多個電流傳感器30，各傳感器感性耦合到每通道的相應輸出相上，各相應相的電流傳感器在電氣上彼此串聯相接，以在線路32上產生一項信號，該信號與兩條通道各相應的相導線中流過的差分電流成正比。該信號由一個差分直流電流檢測器34所檢測，並由放大器36所放大以產生一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電路，用于有選擇地隔離一個電力系統中的故障通道，該系統具有至少兩個連接成并列運行的可控交流電源（１２、１４），所述的電路包括有產生一項直流含量信號（Ｖ↓［ｄｃ１］）的裝置（２２），該信號代表所述電源的第一電源交流輸出中直流電壓的大小，其特征為，設有：產生一項差分電流信號（Ｖ↓［ｉｃ１］）的裝置（３４），該信號代表所述電源的連接相中流過差分直流電流；合并所述直流含量信號和所述差分電流信號以產生一項誤差信號（Ｖ↓［ｅｃ１］）的裝置（３８）；控制所述第一電源響應所述誤差信號以減小所述直流電壓的大小的裝置（４４）；以及在所述誤差信號超過一預定的門檻電平時產生一跳閘信號的裝置（５６）。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：米爾扎阿克馬爾貝格，
申請(專利權)人：森德斯特蘭德公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]