[实用新型]具有缓冲电路的高压直流混合电路断路器

说明书

技术领域

本发明一般涉及高压直流(HVDC)混合电路断路器，更具体地涉及这样的电路断路器中的缓冲电路。

背景技术

诸如WO2011/057675中所公开的HVDC混合电路断路器通常基于并联连接到固态辅断路器和机械隔离开关的串联连接的固态主断路器的组合。混合电路断路器的工作原理是主断路器、辅断路器和隔离开关在正常操作期间闭合。如果接收到断开信号，则混合电路断路器通过首先使辅断路器开路来尝试断开流经断路器的电流，从而将流经辅断路器和隔离开关的电流整流到主断路器。随后，使隔离开关开路以隔离辅断路器，以及最终使主断路器开路，导致将电流从主断路器整流到电涌放电器，其中，该电涌放电器并联连接到主断路器。

经常，混合电路断路器设置有缓冲电路，以抑制当使隔离开关开路时响应电流的突然中断而发生的电压瞬变。缓冲电路通常包括并联连接到辅断路器的电容器。

当通过使辅断路器开路来初始化混合电路断路器的断开操作时，对缓冲电容器充电，但是电流一从辅断路器整流到主断路器，电容器就通过隔离开关和主断路器放电。该放电过程以及所导致的经过隔离开关的非零电流阻碍隔离开关的断开操作。

发明内容

本发明的目的是提供对以上技术和现有技术的更有效的替代。

更具体地，本发明的目的是提供一种改进的HVDC混合电路断路器。

本发明的这些和其它目的通过具有独立权利要求1中所限定的特征的直流(DC)电路断路器来实现。本发明的实施例由从属权利要求来表征。

根据本发明的方面，提供一种DC电路断路器。电路断路器包括主断路器、隔离开关、和辅断路器。隔离开关和辅断路器串联连接。隔离开关和辅断路器的串联连接并联连接到主断路器。辅断路器包括第一电路和第二电路。第一电路包括功率半导体开关元件、第一二极管和缓冲电路。第一二极管具有第一极性，以及与功率半导体开关元件串联连接。缓冲电路包括电容器、第一电阻器、第二二极管、和第二电阻器。第一电阻器并联连接到电容器。第二二极管具有第一极性。第二电阻器并联连接到第二二极管。第二二极管和第二电阻器的并联连接与电容器和第一电阻器的并联连接串联连接。第二电路与第一电路相同。第一电路和第二电路彼此反并联连接。

本发明使用了这样的认识：通过为辅断路器设置有与功率半导体开关元件串联连接的二极管，可防止在HVDC混合电路断路器的断开操作期间缓冲电容器的不受控制的放电。二极管将通过主断路器来防止缓冲电容器的不受控制的放电。而且，通过设置彼此反并联连接的两个相同支路，断路器的双向操作是可能的。

由于可减轻与现有技术的混合电路断路器相关联的、由于从电容器流经隔离开关和主断路器的放电电流而引起的问题，本发明的实施例是有益的。更具体地，流经现有技术的混合电路断路器的隔离开关的非零电流阻碍隔离开关的断开动作。另一方面，在本发明的实施例中，防止电容器的不受控制的放电，由此允许隔离开关断开电流。

根据本发明的实施例，功率半导体开关元件包括绝缘栅双极型晶体管(1GBT)和第三二极管。IGBT具有第二极性。第三二极管具有第一极性。第三二极管并联连接到IGBT。第一极性与第二极性相反。

根据本发明的实施例，功率半导体开关元件包括双模式绝缘栅晶体管(BiGT)和第三二极管。BiGT具有第二极性。第三二极管具有第一极性。第三二极管并联连接到BiGT。第一极性与第二极性相反。

根据本发明的实施例，主断路器包括多个功率半导体开关元件。开关元件串联连接。

根据本公开的实施例，隔离开关包括机械开关。

根据本公开的实施例，辅断路器包括功率半导体开关元件。而且，辅断路器可包括串联连接的多个功率半导体开关元件。

尽管已经参考根据本发明第一方面的混合电路断路器的实施例在一些情况下描述了本发明的优点，但是相应的推理应用于根据本发明第二方面的方法的实施例。

当研究下面的详细公开、附图和所附的权利要求书时，本发明的其它目的、特点和优点将变得明显。本领域技术人员了解可组合本发明的不同特征，以创建除下面所描述的那些实施例以外的实施例。

附图说明

通过下面的参考附图对本发明实施例的说明性和非限制性的详细说明，将更好地理解本发明的以上和附加目的、特点和优点，在附图中：

图1是现有技术的HVDC混合电路断路器的示意图。

图2是根据本发明实施例的HVDC混合电路断路器的示意图。