本發(fā)明涉及電路保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種保護(hù)充電限流電阻的方法。

背景技術(shù)：

限流電阻經(jīng)常串聯(lián)于電路中，用以限制所在支路電流的大小，以防電流過大燒壞所串聯(lián)的元器件。同時(shí)限流電阻也能起分壓作用。現(xiàn)有的限流電阻種類材質(zhì)多樣，應(yīng)用的外圍電路也打不相同，比如：新興的電力電子型限流裝置動(dòng)作迅速，且理論上可無限次重復(fù)使用，能夠抑制短路電流的快速上升，但是通態(tài)損耗較大和電力電子器件本身的額定電壓和電流的限制是其主要缺點(diǎn)；高溫超導(dǎo)型限流器利用超導(dǎo)材料在特定條件下的失超特性來完成短路電流限制，動(dòng)作速度快且可重復(fù)使用，是最理想的短路限流方案，但目前由于材料和冷卻等技術(shù)原因，處于試驗(yàn)和研究階段；另外，目前已用和試運(yùn)行的高溫超導(dǎo)型限流裝置均體積較大，距離低壓電力系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提出一種保護(hù)充電限流電阻的方法，本發(fā)明整體額定通流能力強(qiáng)，分?jǐn)嗨俣瓤?，短路檢測判斷迅速，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為此，本發(fā)明提供了一種保護(hù)充電限流電阻的方法，包括以下步驟：

S1：搭建混合型并聯(lián)斷路器：首先在限流電阻的輸出端串聯(lián)微型斷路器，形成串聯(lián)分支；在連接好的串聯(lián)分支兩端并聯(lián)超速分?jǐn)嚅_關(guān)，組合成混合型并聯(lián)斷路器；

S2：添加并聯(lián)輔助電路：在限流電阻兩端并聯(lián)常值附加電阻，將脈沖電容C與大功率晶閘管串聯(lián)后并聯(lián)在超速分?jǐn)嚅_關(guān)的輸入輸出端之間；

S3：添加故障檢測判斷電路：在混合型并聯(lián)斷路器的輸出端引出電流傳感器，并且設(shè)置電流比較器，在電流比較器的同相輸入端引入基準(zhǔn)參考電壓，再將電流傳感器的輸出電流連接到電流比較器的反相輸入端；

S4：添加通斷控制電路：電流比較器的輸出端連接到大功率晶閘管的門極引腳，混合型并聯(lián)斷路器的輸入端之間連接到電源引線；

S5：電路檢測判斷：接通電源，電路開始工作，故障檢測判斷電路通過電流f幅值大小和電流上升率di/dt來綜合判斷系統(tǒng)是否處于短路，在檢測到故障時(shí)立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號；

S6：快速開關(guān)動(dòng)作及換流：接收到保護(hù)動(dòng)作信號后大功率晶閘管D由截止變成導(dǎo)通，脈沖電容C迅速放電，經(jīng)過超速分?jǐn)嚅_關(guān)的固有分?jǐn)鄤?dòng)作時(shí)間，從觸頭開始動(dòng)作時(shí)刻起，超快速開關(guān)與限流電阻元件支路開始換流，一段時(shí)間后完全換流至串聯(lián)支路；

S7：限流分段：換流后串聯(lián)支路電流繼續(xù)上升，使得限流電阻進(jìn)入高阻狀態(tài)，系統(tǒng)短路電流被限制到一個(gè)較小的值，故障檢測判斷電路在給出晶閘管D合閘指令同時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間(該時(shí)間大于阻C元件限流時(shí)間)并判斷此時(shí)電流是否已被限制到足夠小幅值，于是開始輸出限流電阻分?jǐn)嘀噶?，完成整個(gè)短路故障支路的切除。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述超快速開關(guān)采用基于湯姆森電磁斥力驅(qū)動(dòng)原理的電磁斥力開關(guān)，由斥力驅(qū)動(dòng)線圈、金屬運(yùn)動(dòng)盤、開關(guān)觸頭和斥力驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其運(yùn)動(dòng)盤與開關(guān)動(dòng)觸頭設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)，斥力驅(qū)動(dòng)線圈位置對應(yīng)于運(yùn)動(dòng)盤正下方；從給出分?jǐn)嘀噶畹诫娐贩謹(jǐn)嗟臅r(shí)間可控制在150u以內(nèi)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述故障檢測判斷電路中設(shè)定2個(gè)電流幅值基值Iset1和Iset2，其中Iset1為故障判斷啟動(dòng)門檻值，Iset2為門檻上限動(dòng)作值。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，系統(tǒng)正常工作時(shí)，微型斷路器與超速分?jǐn)嚅_關(guān)均處于閉合狀態(tài)，此時(shí)并聯(lián)支路主要按照支路電阻值大小靜態(tài)分流。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，系統(tǒng)無故障時(shí)限流電阻電路中呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，此時(shí)電容C處于充電完成狀態(tài)，大功率晶閘管D截止。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電流傳感器采用LT508型LEM霍爾電流傳感器。

本發(fā)明提出的一種保護(hù)充電限流電阻的方法，利用超快速開關(guān)與限流電阻支路并聯(lián)，利用故障檢測電路進(jìn)行故障檢測并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)切換，達(dá)到了以下有益效果：(1)裝置整體額定通流能力強(qiáng)，適應(yīng)低壓大電流的環(huán)境應(yīng)用要求；(2)整體分?jǐn)嗨俣瓤欤豪梦⑿蛿嗦菲髋c超快速開關(guān)配合，可充分利用PTC元件電阻突變快的特性；(3)降低了對于限流電阻和微型斷路器的額定通流要求；(4)短路檢測判斷迅速，更有利于短路初期抑制故障電流的增長，并能快速實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種保護(hù)充電限流電阻的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)用電路原理圖。

圖3是設(shè)定Iset1＝50A、Iset2＝100A的短路限流試驗(yàn)波形圖。

圖4是設(shè)定Iset1＝200A、Iset2＝250A的短路限流試驗(yàn)波形圖。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照圖1和圖2，本發(fā)明提出了一種保護(hù)充電限流電阻的方法，包括以下步驟：S1：搭建混合型并聯(lián)斷路器：首先在限流電阻的輸出端串聯(lián)微型斷路器，形成串聯(lián)分支；在連接好的串聯(lián)分支兩端并聯(lián)超速分?jǐn)嚅_關(guān)，組合成混合型并聯(lián)斷路器；

S2：添加并聯(lián)輔助電路：在限流電阻兩端并聯(lián)常值附加電阻，將脈沖電容C與大功率晶閘管串聯(lián)后并聯(lián)在超速分?jǐn)嚅_關(guān)的輸入輸出端之間；

S3：添加故障檢測判斷電路：在混合型并聯(lián)斷路器的輸出端引出電流傳感器，并且設(shè)置電流比較器，在電流比較器的同相輸入端引入基準(zhǔn)參考電壓，再將電流傳感器的輸出電流連接到電流比較器的反相輸入端；

S4：添加通斷控制電路：電流比較器的輸出端連接到大功率晶閘管的門極引腳，混合型并聯(lián)斷路器的輸入端之間連接到電源引線；

S5：電路檢測判斷：接通電源，電路開始工作，故障檢測判斷電路通過電流f幅值大小和電流上升率di/dt來綜合判斷系統(tǒng)是否處于短路，在檢測到故障時(shí)立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號；

S6：快速開關(guān)動(dòng)作及換流：接收到保護(hù)動(dòng)作信號后大功率晶閘管D由截止變成導(dǎo)通，脈沖電容C迅速放電，經(jīng)過超速分?jǐn)嚅_關(guān)的固有分?jǐn)鄤?dòng)作時(shí)間，從觸頭開始動(dòng)作時(shí)刻起，超快速開關(guān)與限流電阻元件支路開始換流，一段時(shí)間后完全換流至串聯(lián)支路；

S7：限流分段：換流后串聯(lián)支路電流繼續(xù)上升，使得限流電阻進(jìn)入高阻狀態(tài)，系統(tǒng)短路電流被限制到一個(gè)較小的值，故障檢測判斷電路在給出晶閘管D合閘指令同時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間(該時(shí)間大于阻C元件限流時(shí)間)并判斷此時(shí)電流是否已被限制到足夠小幅值，于是開始輸出限流電阻分?jǐn)嘀噶?，完成整個(gè)短路故障支路的切除。

所述超快速開關(guān)采用基于湯姆森電磁斥力驅(qū)動(dòng)原理的電磁斥力開關(guān)，由斥力驅(qū)動(dòng)線圈、金屬運(yùn)動(dòng)盤、開關(guān)觸頭和斥力驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其運(yùn)動(dòng)盤與開關(guān)動(dòng)觸頭設(shè)計(jì)為一體結(jié)構(gòu)，斥力驅(qū)動(dòng)線圈位置對應(yīng)于運(yùn)動(dòng)盤正下方；從給出分?jǐn)嘀噶畹诫娐贩謹(jǐn)嗟臅r(shí)間可控制在150u以內(nèi)；所述故障檢測判斷電路中設(shè)定2個(gè)電流幅值基值Iset1和Iset2，其中Iset1為故障判斷啟動(dòng)門檻值，Iset2為門檻上限動(dòng)作值；微型斷路器與超速分?jǐn)嚅_關(guān)均處于閉合狀態(tài)，此時(shí)并聯(lián)支路主要按照支路電阻值大小靜態(tài)分流；系統(tǒng)無故障時(shí)限流電阻電路中呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，此時(shí)電容C處于充電完成狀態(tài)，大功率晶閘管D截止；所述電流傳感器采用LT508型LEM霍爾電流傳感器。

本發(fā)明對實(shí)施例中的保護(hù)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如圖3和圖4所示。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定：系統(tǒng)短路保護(hù)電流上升率門檻值di/dt＝100A/ms，超速分?jǐn)嚅_關(guān)在檢測到并聯(lián)支路電流小于20A后延時(shí)5ms分?jǐn)唷?/p>

由圖3和圖4可見，在檢測判斷階段，由于蓄電池組短路電流上升率大于設(shè)定值di/dt＝100A/ms，故檢測判斷電路在流經(jīng)快速開關(guān)電流等于100和250A時(shí)，迅速輸出超快速開關(guān)動(dòng)作指令；

在超快速開關(guān)動(dòng)作及換流階段，晶閘管導(dǎo)通使得電容迅速放電，其動(dòng)作瞬間對電流測量波形帶來了一定的干擾，經(jīng)過大約150us的超快速開關(guān)固有分?jǐn)鄷r(shí)間，短路電流逐漸換流至串聯(lián)支路，在Iset2分別為100和250A時(shí)，流經(jīng)快速開關(guān)支路電流峰值分別為218A和384A；

限流分?jǐn)嚯A段，電阻增大時(shí)刻開始，系統(tǒng)電流隨之下降，僅在2.75和2.2ms內(nèi)，限流電阻能將預(yù)期短路電流從約1000A迅速限制在390A以下，。短路電流被限制在超快速開關(guān)可分?jǐn)喾秶鷥?nèi)；

從上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，隨著設(shè)定短路電流值的增大，超快速開關(guān)支路電流峰值顯著增加；在換流后，限流電阻的阻值相應(yīng)增大，支路電流較換流前有明顯下降，圖中可見，換流完畢時(shí)刻串聯(lián)支路電流分別對應(yīng)205和278A；同時(shí)，隨著流經(jīng)電流的增大，限流電阻的阻值變化加快，動(dòng)作時(shí)間也隨之減??；在前述不同限流設(shè)定條件下，限流分?jǐn)鄷r(shí)間由2.75ms縮短為2.2ms，串聯(lián)支路對應(yīng)最大峰值分別為390和330A，顯然，初始電流較大的對應(yīng)的限流效果較好。

本發(fā)明提出的一種保護(hù)充電限流電阻的方法，利用超快速開關(guān)與限流電阻支路并聯(lián)，利用故障檢測電路進(jìn)行故障檢測并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)切換，達(dá)到了以下有益效果：(1)裝置整體額定通流能力強(qiáng)，適應(yīng)低壓大電流的環(huán)境應(yīng)用要求；(2)整體分?jǐn)嗨俣瓤欤豪梦⑿蛿嗦菲髋c超快速開關(guān)配合，可充分利用PTC元件電阻突變快的特性；(3)降低了對于限流電阻和微型斷路器的額定通流要求；(4)短路檢測判斷迅速，更有利于短路初期抑制故障電流的增長，并能快速實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。