一种基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法和装置

1.一种基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述交流快速开关装置包括：双向导通支路，用于实现交流线路工作电流的双向导通；强制转移支路，用于将双向导通支路中交流线路的电流转移到强制转移支路，并将转移到强制转移支路的交流线路的电流降至零点；供电和泄放支路，用于为强制转移支路中的电容供电，并实现交流线路电流的泄放；所述参数确定方法包括：根据双向导通支路中第三晶闸管模块和第四晶闸管模块中晶闸管的触发延迟时间确定交流快速开关装置的导通时间，并根据第一阶段关断时间和第二阶段关断时间确定交流快速开关装置的关断时间；所述第一阶段关断时间根据强制转移支路中第一电感模块的感值和电容的容值确定；所述第二阶段关断时间根据强制转移支路中第二电感模块的感值和电容的容值确定。 2.根据权利要求1所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述强制转移支路包括电容、第一转移模块和第二转移模块；所述第一转移模块包括串联的第一晶闸管模块、第一电阻模块和第一电感模块；所述第二转移模块包括串联的第二晶闸管模块、第二电阻模块和第二电感模块；所述第一晶闸管模块和第二晶闸管模块 均包括多个晶闸管，多个晶闸管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第一晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N1，阳极朝向第二转移模块；所述第二晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N2，阳极朝向第一转移模块。 3.根据权利要求2所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述供电和泄放支路与强制转移支路中的电容并联，其包括第三电阻模块、第三电感模块、全桥模块和供电电源；所述全桥模块包括串联的第一桥臂模块和第二桥臂模块，以及串联的第三桥臂模块和第四桥臂模块；所述第三电阻模块和第三电感模块串联；所述第一电阻模块、第二电阻模块和第三电阻模块均包括多个电阻，多个电阻以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第一电感模块、第二电感模块和第三电感模块均包括多个电感，多个电感以串联、并联或串并联结合的方式连接。 4.根据权利要求3所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述第一桥臂模块和第二桥臂模块均包括多个串联、并联或串并联结合的二极管；所述第三桥臂模块和第四桥臂模块均包括多个串联、并联或串并联结合的晶闸管；所述第一桥臂模块中所有二极管的阴极均连接第一桥臂模块和第二桥臂模块之间的公共点G，所有二极管的阳极均连接第一桥臂模块和第三桥臂模块之间的公共点A；所述第二桥臂模块中所有二极管的阴极均连接第二桥臂模块和第四桥臂模块之间的公共点K，所有二极管的阳极均连接第一桥臂模块和第二桥臂模块之间的公共点A；所述第三桥臂模块中所有晶闸管的阴极均连接第三桥臂模块和第四桥臂模块之间的公共点Y，所有晶闸管的阳极均连接第一桥臂模块和第三桥臂模块之间的公共点G；所述第四桥臂模块中所有晶闸管的阴极均连接第二桥臂模块和第四桥臂模块之间的公共点Y，所有晶闸管的阳极均连接第三桥臂模块和第四桥臂模块之间的公共点K。 5.根据权利要求4所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述双向导通支路包括串联的第一双向导通模块和第二双向导通模块；所述第一双向导通模块包括并联的第一二极管模块和第三晶闸管模块；所述第二双向导通模块包括并联的第二二极管模块和第四晶闸管模块；所述第一二极管模块和第二二极管模块均包括多个二极管，多个二极管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第三晶闸管模块和第四晶闸管模块均包括多个晶闸管，多个晶闸管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第一二极管模块中的二极管的阳极均朝向节点N1，阴极均朝向第二双向导通模块；所述第三晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N1，阳极均朝向第二双向导通模块；所述第二二极管模块中的二极管的阳极均朝向节点N2，阴极均朝向第一双向导通模块；所述第四晶闸管模块中的晶闸管的阴极均朝向节点N2，阳极均朝向第一双向导通模块。 6.根据权利要求5所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述公共点A通过串联的第三电阻模块和第三电感模块与第一双向导通模块和第二双向导通模块之间的公共点J连接，所述公共点Y与第一限流模块和第二限流模块之间的公共点F连接；所述电容一端连接公共点J，另一端连接公共点F；所述供电电源一端连接公共点K，另一端连接公共点G。 7.根据权利要求1-6任一所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述交流快速开关装置的导通时间按下式计算：T on ＝T delay其中，T on 表示交流快速开关装置的导通时间，T delay 为晶闸管的触发延迟时间。 8.根据权利要求6所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述根据第一阶段关断时间和第二阶段关断时间确定交流快速开关装置的关断时间包括：按下式计算交流快速开关装置的关断时间：T off ＝T off1 +T off2其中，T off 表示交流快速开关装置的关断时间，且T off ≤T off_max ，T off_max 表示交流系统能够承受的交流快速开关装置最大关断时间，T off1 表示第一阶段关断时间，T off2 表示第二阶段关断时间。 9.根据权利要求8所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，按下式计算T off1 ：其中，ω′表示第一阶段的振荡角频率，按下式计算：其中，C表示强制转移支路中电容的容值，L 1 和R 1 均为中间量，且 L 1 按下式计算：L 1 ＝(L 21 +L 22 )/2其中，L 21 表示第一电感模块的感值，L 22 表示第二电感模块的感值；R 1 按下式计算：R 1 ＝(R 21 +R on_eq21 +R 22 +R on_eq22 )/2其中，R 21 表示第一电阻模块的阻值，R 22 表示第二电阻模块的阻值，R on_eq21 表示第一晶闸管模块中的晶闸管和第一二极管模块中的二极管均导通时晶闸管和二极管的导通电阻之和，R on_eq22 表示第二晶闸管模块中的晶闸管和第二二极管模块中的二极管均导通时晶闸管和二极管的导通电阻之和。 10.根据权利要求9所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，按下式计算T off2 ：其中，ω″表示第二阶段的振荡角频率，按下式计算：其中，C表示强制转移支路中电容的容值，L 2 和R 2 均为中间量，且 L 2 按下式计算：L 2 ＝L eq +L s其中，L eq 为中间量，L eq 等于L 21 或L 22 ，L s 表示交流快速开关装置所接入的交流系统的等值电感；R 2 按下式计算：R 2 ＝R S +R on_eq其中，R S 表示交流快速开关装置所接入的交流系统的等值电阻，R on_eq 为中间量，R on_eq 等于R on_eq21 或R on_eq22 。 11.根权利要求10所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定方法，其特征在于，所述参数确定方法还包括确定如下式的L 21 和L 22 的取值范围：其中，I max 表示交流快速开关装置能够承受的最大顺态电流，U 0 表示供电和泄放支路提供给电容的直流电压，a和b均为中间量，且 C 0 表示强制转移支路中电容的容值下限。 12.一种基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于根据第三晶闸管模块和第四晶闸管模块中晶闸管的触发延迟时间确定交流快速开关装置的导通时间，并根据第一阶段关断时间和第二阶段关断时间确定交流快速开关装置的关断时间；所述第一阶段关断时间根据第一电感模块的感值和强制转移支路中电容的容值确定；所述第二阶段关断时间根据第二电感模块的感值和强制转移支路中电容的容值确定；所述强制转移支路包括电容、第一转移模块和第二转移模块；所述第一转移模块包括串联的第一晶闸管模块、第一电阻模块和第一电感模块；所述第二转移模块包括串联的第二晶闸管模块、第二电阻模块和第二电感模块；所述第一晶闸管模块和第二晶闸管模块 均包括多个晶闸管，多个晶闸管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第一晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N1，阳极朝向第二转移模块；所述第二晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N2，阳极朝向第一转移模块；所述第三晶闸管模块属于第一双向导通模块，所述第四晶闸管模块属于第二双向导通模块，所述第一双向导通模块和所述第二双向导通模块串联，组成双向导通支路；所述第一双向导通模块还包括第一二极管模块，所述第一二极管模块与所述第三晶闸管模块并联；所述第二双向导通模块还包括第二二极管模块，所述第二二极管模块与所述第四晶闸管模块并联；所述第一二极管模块和第二二极管模块均包括多个二极管，多个二极管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第三晶闸管模块和第四晶闸管模块均包括多个晶闸管，多个晶闸管以串联、并联或串并联结合的方式连接；所述第一二极管模块中的二极管的阳极均朝向节点N1，阴极均朝向第二双向导通模块；所述第三晶闸管模块中晶闸管的阴极均朝向节点N1，阳极均朝向第二双向导通模块；所述第二二极管模块中的二极管的阳极均朝向节点N2，阴极均朝向第一双向导通模块；所述第四晶闸管模块中的晶闸管的阴极均朝向节点N2，阳极均朝向第一双向导通模块。 13.根据权利要求12所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，所述第一确定模块包括第一确定单元，所述第一确定单元按下式计算交流快速开关装置的导通时间：T on ＝T delay其中，T on 表示交流快速开关装置的导通时间，T delay 为晶闸管的触发延迟时间。 14.根据权利要求13所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，所述第一确定模块包括第二确定单元，所述第二确定单元按下式计算交流快速开关装置的关断时间：T off ＝T off1 +T off2其中，T off 表示交流快速开关装置的关断时间，且T off ≤T off_max ，T off_max 表示交流系统能够承受的交流快速开关装置最大关断时间，T off1 表示第一阶段关断时间，T off2 表示第二阶段关断时间。 15.根据权利要求14所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：按下式计算T off1 ：其中，ω′表示第一阶段的振荡角频率，按下式计算：其中，C表示强制转移支路中电容的容值，L 1 和R 1 均为中间量，且 L 1 按下式计算：L 1 ＝(L 21 +L 22 )/2其中，L 21 表示第一电感模块的感值，L 22 表示第二电感模块的感值；R 1 按下式计算：R 1 ＝(R 21 +R on_eq21 +R 22 +R on_eq22 )/2其中，R 21 表示第一电阻模块的阻值，R 22 表示第二电阻模块的阻值，R on_eq21 表示第一晶闸管模块中的晶闸管和第一二极管模块中的二极管均导通时晶闸管和二极管的导通电阻之和，R on_eq22 表示第二晶闸管模块中的晶闸管和第二二极管模块中的二极管均导通时晶闸管和二极管的导通电阻之和。 16.根据权利要求15所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：按下式计算T off2 ：其中，ω″表示第二阶段的振荡角频率，按下式计算：其中，C表示强制转移支路中电容的容值，L 2 和R 2 均为中间量，且 L 2 按下式计算：L 2 ＝L eq +L s其中，L eq 为中间量，L eq 等于L 21 或L 22 ，L s 表示交流快速开关装置所接入的交流系统的等值电感；R 2 按下式计算：R 2 ＝R S +R on_eq其中，R S 表示交流快速开关装置所接入的交流系统的等值电阻，R on_eq 为中间量，R on_eq 等于R on_eq21 或R on_eq22 。 17.根据权利要求16所述的基于晶闸管的交流快速开关装置参数确定装置，其特征在于，所述参数确定装置还包括第二确定模块，所述第二确定模块用于确定如下式的L 21 和L 22 的取值范围：其中，I max 表示交流快速开关装置能够承受的最大顺态电流，U 0 表示供电和泄放支路提供给电容的直流电压，a和b均为中间量，且 其中C 0 表示强制转移支路中电容的容值下限。