容C流过，电容C对线路起串联补偿的作用；故障时，固态开关导通，旁路电感接入，通过适当的参数配合，起到限制故障电流作用。这种限流器除限制短路电流外，还可以提供串联补偿的作用，满足MSSFCL的基本要求，但固态开关的动作要求保护电路有极快的响应速度，实现难度大。 2.2 具有FCL功能的统一潮流控制器
图4所示为浙江大学创新性地提出的一种具有限流器模块的统一潮流控制器UPFC，其由并联变压器、并联变换器、串联变换器、串联变压器和限流模块等组成[30]，其中UPFC模块与常规的UPFC功能相同，限流模块为三相桥式固态限流器，此种设计主要为了保护系统在发生故障时，避免串联变换器直接承受大电流、高电压的冲击。
之后，文献[31]又对其限流器模块进行了改进，如图5所示，限流模块由不可控整流桥组成。此类拓扑结构可实现电能质量调节和故障限流的双功能，但电能质量调节部分与故障限流部分相对独立，各元器件功能复用较少，主要元器件在电网正常运行时仍然处于闲置状态。 2.3 多目标短路控制SSFCL
华北电力大学提出了一种多目标短路控制限流器，如图6所示，能够在实现有源电力滤波器和静止同步补偿器功能的基础上，当系统故障时实现限流作用，研制成功了
400V/100kV·A样机。此结构对于小容量、低压用户而言是
一种不错的尝试。然而其在系统正常运行时会影响负载侧电压的幅值和相位[32]，此外该结构最大的难度是多目标的协调控制策略，及其保护动作与电网保护相互协调的问题。 2.4 一种L型单相SSFCL
图7为一种L型SSFCL，其是由一个IGCT（VT）和4个二极管（VD1，VD2，VD3和VD4）组成。ZnO避雷器可以起到限制过电压的作用。IGCT开通时，所有电流流过二极管，IGCT关断时，所有电流流过电感L。此结构一方面通过快速运行和快速自动恢复来实现限制短路电流目的；另一方面，可以起到一个很好的阻尼系统的作用，发挥电力系统静态稳定器（PowerSystem Stabilizer, PSS）和动态无功补偿的作用[33]。 2.5 具有FCL功能的直流固态断路器 南京航空航天大学提出了一种具有限流保护功能的直流固态断路器，可为MSSFCL研究提供新的思考方向，其拓扑结构如图8所示。由主开关电路单元A和辅助开关单元B两部分组成。该拓扑借鉴了谐振式换流思想，结合软开关技术，可有效避免采用价格较高的全控器件，及降低开关动作瞬间承受的电流、电压应力过大对固态断路器的限制[34]。 2.6 一种新型多功能固态限流器 湖南大学近几年来对多功能固态限流器进行了深入的研究，已得到国家、省部级纵向课题和电网公司的资助，并取得了阶段性成果[35-38]。 图9所示为提出的一种新型多功能固态限流器，包括了三相
四桥臂串联变流器、三相H桥PWM整流器、晶闸管控制旁路电抗支路、晶闸管控制短路支路。PWM整流器与三相四桥臂串联变流器共用直流侧来实现能量的双向交换。 电网正常运行时，通过串联变流器补偿电网电压的跌落、抬升、三相不平衡、谐波电压等电压质量问题；当电网发生不同类型短路故障时，系统通过控制串联变流器、晶闸管控制短路支路、晶闸管控制旁路电抗支路进行限流。 这种新型拓扑结构达到了提高供电质量、短路故障下保护电网与负载设备的作用，并在一定程度上实现与继电保护整定值相配合，提高电力系统安全稳定性的目的。本拓扑结构难点在于不同故障类型判断及相对应的限流策略、电压补偿能力确定等问题。 3 多功能固态限流器的关键技术 固态限流器的理论研究已较深入[39-44]，主要集中在新拓扑结构研究、控制策略优化、参数设置以及其与电网的交互影响，其工程化应用可能带来各种各样负面或者正面的影响。 多功能固态限流器作为崭新的研究方向，虽然与限流器存在类似点，但由于电力电子复合系统的研究尚处于起步阶段，因此必然存在许多新的问题。以下简单归纳了多功能固态限流器在研究推广应用中的关键技术。 （1）拓扑结构。 实际生产运行中SSFCL只在线路故障时起作用，而MSSFCL由于需要考虑电网正常运行时继续发挥作用，因此如何设计拓扑结构，在整体结构简化、降低成本的基础上，同时提升功效密度，是一项重要任
务。 （2）运行机理。 电力系统分中性点接地系统、中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统，不同故障类型下产生的故障电流显著不同。系统发生故障后，针对不同类型故障新系统的运行问题十分复杂；同时其功能模式切换会产生不同程度的电压倍增，最大可达几十倍，这对于系统中设备安全影响十分恶劣。因此，研究分析多功能固态限流器各故障模式运行问题十分重要。 （3）控制策略。 MSSFCL存在多种运行模式，如：启停、其他功能运行、故障限流、其他功能至故障限流切换、故障限流至其他功能切换等协调控制策略具有较大差别，各模块的快速转换要求很高。因此，有效进行状态判断、工作方式切换是研究的一个重点工作。 （4）与电网交互影响。 MSSFCL的动态特征、内部元器件的杂散参数都将不同程度影响电网中其他设备的运行要求，尤其是MSSFCL接入电网后，势必对电力系统继电保护参数设置产生重要影响，这都有待进一步研究。 （5）安装位置最优分布。 实现最优安装位置的选择必须综合考虑限流模块和其他功能模块对系统整体效益的交互影响。实际上，针对电网中不同位置短路电流及影响存在的差别，MSSFCL在电网中哪些位置安装会达到收益和经济性的较好平衡值得研究，同时，此类研究也是实际推广应用的必然要求。 4 多功能固态限流器的应用展望 在电力电子技术快速发展的背景下，由于多功能固态限流器MSSFCL可大大提高电网
中各类型设备的利用效率，降低生产投资成本，在电网建设发展的诸多方面将发挥重要作用。 （1）工程应用的经济性。 MSSFCL的初期投资虽然比电网中传统故障限流器高，但是从长远来看，MSSFCL的经济性远高于传统故障限流器。 首先，电网出现短路故障的概率和故障持续时间远远低于电网正常运行时间，单一的传统故障限流器长期处于闲置，资产效益非常低；而MSSFCL长时间运行于电能质量补偿状态，为电网安全稳定和节能产生了巨大的效益。 其次，MSSFCL实现了故障限流和电能质量治理等多种功能，相当于将单一的传统限流器与电能质量治理装置结合起来，与多台装置的总体造价相比，MSSFCL的初期投资更少、占地面积更小，更具经济性。因此，MSSFCL的应用将有利于减少电网运行成本、提高资产利用率。 （2）高压电网中的应用。 目前MSSFCL在10kV电网中的应用正在开展，更高电压等级的应用虽尚未开始，但随着大功率电力电子器件技术逐步突破和多电平、多重化、H桥级联、模块化多电平等电力电子拓扑技术的快速发展，电力电子设备的耐压、耐流水平将不断提高，有望在不久的将来实现工程应用。 同时，高压直流输电、高压STATCOM等电力电子设备的发展，也可为高压MSSFCL的可靠性和工程应用成熟度起到了重要的借鉴作用。因此，可以预见，MSSFCL的技术可靠性及工程应用成熟度将在未来几年得到迅速提高。 （3）分布式能源发电中