[发明专利]高压DC断路器设备

权利要求书

1.一种用在高压直流(HVDC)输电中的断路器设备，所述断路器设备包括一个模块(40)或者多个串联模块(40)；

所述模块(40)或者每个模块(40)包括：第一传导通路(42)、第二传导通路(44)、第三传导通路(46)和第四传导通路(48)；以及连接到电子网络(54,56)的第一终端(50)和第二终端(52)，每个传导通路(42，44,46，48)在所述第一终端(50)和所述第二终端(52)之间延伸；所述第一传导通路(42)包括机械开关元件(58)，以选择性地在第一操作模式下允许电流在所述第一终端和所述第二终端之间流过所述第一传导通路(42)或者在第二操作模式下将电流从所述第一传导通路(42)整流换向到所述第二传导通路(44)；

所述第二传导通路(44)包括至少一个半导体开关元件(66)，以选择性地在第二操作模式下允许电流在所述第一终端(50)和所述第二终端(52)之间流过所述第二传导通路(44)或者将电流从所述第二传导通路(44)整流换向到所述第三传导通路(46)，其中，所述机械开关元件(58)的电弧电压超过所述半导体开关元件(66)或者所述多个半导体开关元件两端的导通状态电压；

所述第三传导通路(46)包括具有能量存储装置(70)的缓冲电路，以在第二操作模式下控制在所述机械开关元件(58)两端的电压的变化速率并且反抗在所述第一终端(50)和所述第二终端(52)之间流动的电流；

所述第四传导通路(48)包括电阻元件(74)，以在第二操作模式下吸收并且消散能量，并且转移来自所述第一终端(50)和所述第二终端(52)的充电电流而远离所述能量存储装置(70)，以限制所述第一终端和所述第二终端两端的最大电压。

2.根据权利要求1所述的断路器设备，包括多个串联模块(40)，其中，在使用中，一个或者多个模块的所述半导体开关元件或者每个半导体开关元件进行切换，以在第二操作模式下将电流从所述第二传导通路(44)整流换向到第三传导通路(46)，同时所述其它模块或者每个其它模块的所述半导体开关元件或者每个半导体开关元件进行切换，以允许电流在所述第一终端(50)和所述第二终端(52)之间流过所述第二传导通路(44)。

3.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述半导体开关元件或者每个半导体开关元件选择性地在第一操作模式下允许电流在所述第一终端(50)和所述第二终端(52)之间流过第二传导通路(44)。

4.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述机械开关元件(58)包括位于电介质之内的可缩进啮合的接触元件。

5.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述半导体开关元件(66)或者每个半导体开关元件(66)是或者包括绝缘栅双极型晶体管、栅极断开晶闸管、栅极整流换向晶闸管、集成式栅极整流换向晶闸管或者MOS受控晶闸管。

6.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述电阻元件(74)包括至少一个线性电阻器和/或至少一个非线性电阻器。

7.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述第四传导通路(48)还包括连接到所述电阻元件的辅助开关元件，所述辅助开关元件可操作为修改流过所述电阻元件的电流或者所述电阻元件两端的电压降。

8.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，第一传导通路(42)、第二传导通路(44)以及第三传导通路(46)在所述第一终端和所述第二终端之间并联。

9.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，其中，所述能量存储装置(70)和所述电阻元件并联，并且所述缓冲电路还包括连接到所述能量存储装置的二极管。

10.根据任何前述权利要求所述的断路器设备，包括多个串联模块，其中，一个或者多个模块反向连接到一个或者多个其它模块。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的断路器设备，其中，

所述第二传导通路(44)包括两个半导体开关元件；并且

所述缓冲电路包括能量存储装置和两个二极管，每个半导体开关元件与所述缓冲电路的二极管中的相应一个二极管串联，以限定电流控制元件集合，所述电流控制元件集合以全桥布置方式与所述能量存储装置并联。