1.一种基于Zeta变换器拓扑的新型单向变压型高压直流断路器,包括高压直流断路器和控制系统,高压直流断路器包括:连接正输入端和负输入端之间的输入电容Ci,输入电容器Ci的正输入端与IGBT开关模块组S1连接,IGBT开关模块组S1的输出端与L1的输入端和中间电容器C的正端相连,中间电容器C的负端与电感L2的输入端和二极管负极相连,电感L2负端与输出电容器Co相连,电感L1的输出端、二极管的正极、输出电容器Co负端、负输入端和负输出端连接在一起接地;
控制系统包括:依次连接的外环PI调节器、外环饱和环节、内环PI调节器、内环饱和环节、PWM发生器,还包括外环低通滤波器LPF和内环低通滤波器LPF;
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高压直流断路器正输出端电压vo经过外环低通滤波器LPF后与输出电压参考值vo进行比较后输入到外环PI调节器;
高压直流断路器中的电感电流iL经过内环低通滤波器LPF后与外环饱和环节输出的内环电感电流参考值 进行比较,比较的结果输入内环PI调节器;在所述的内环饱和环节与PWM发生器之间还设置有一个辅助控制器。
2.根据权利要求1所述的一种基于Zeta变换器拓扑的新型单向变压型高压直流断路器,其特征在于:所述的辅助控制器包括零值检测器和选择开关,零值检测器包括过零比较器和触发子系统,内环饱和环节的输出信号同时发送给过零比较器和触发子系统,过零比较器的输出信号作为触发子系统导通的条件,触发子系统的输出信号经过反向器输出至选择开关,选择开关的两个输入端分别与内环饱和环节的输出端和辅助控制器的零值信号连接,输出端与PWM发生器连接。
3.根据权利要求2所述一种基于Zeta变换器拓扑的新型单向变压型高压直流断路器,其特征在于:辅助控制器对占空比进行零值检测,当检测出零值时,判断出故障状态,执行选择开关操作,切断线路,直到故障排除,恢复正常后,零值检测器检测出占空比不为零,判断出属于正常状态,不动作。
4.一种根据1-4任一所述的一种基于Zeta变换器拓扑的新型单向变压型高压直流断路器的短路故障的切除方法,包括外环控制步骤、内环控制步骤、辅助控制步骤;
其中外环控制步骤包括以下步骤:
(a1)电压传感器采集高压直流断路器的正输出端电压vo;
(a2)正输出端电压vo经过外环低通滤波器LPF后与输出端电压参考值 进行比较;
(a3)比较的结果输入到外环PI调节器和外环饱和环节进行调节,外环饱和环节输出内环电感电流参考值其中内环控制步骤包括以下步骤:
(b1)电流传感器采集高压直流断路器中的电感电流iL;
(b2)将该电感电流iL通过低通滤波器LPF过滤掉高次谐波后得到反馈信号;
(b3)将反馈信号与输出电流参考值 进行比较;
(b4)比较的结果再经内环PI调节器、内环饱和环节的调节作用,输出断路器占空比D;
(b5)将步骤(b4)得到的输出信号占空比D经PWM发生器进行调制,控制高压直流断路器实现变压和故障切除功能;
其中辅助控制步骤包括以下步骤:
(c1)当高压直流输电系统正常运行时,占空比D保持一个稳定值,选择开关连接内环饱和环节输入端;
(c2)当高压直流输电线路短路故障发生时,占空比D由稳定值快速下降为零;
(c3)过零比较器进行比较输出值为1,触发子系统导通工作;
(c4)在输入占空比D值变为零的时刻开始,输出从0至1带上升沿阶跃信号,再经过反向器,触发子系统输出为在占空比D值变为零的那刻起从1至0的带下降沿阶跃信号;
(c5)选择开关接收到反向器输入的下降沿阶跃信号后,从上端位切换到下端位与零值信号连接将占空比D值置零并保持,直到故障完全隔离并清除。