[发明专利]一种高压直流断路器的自取能装置及其实现方法

说明书

本发明公开了一种高压直流断路器的自取能装置及其实现方法，所述自取能装置由依次连接的线路取能单元、高频逆变电路、高频变压器、磁环变压器和整流稳压电路构成，所述自取能装置的实现方法包括以下步骤：将所述线路取能单元串接在所述高压直流断路器的主支路中，从所述主支路的电流中获取能量；当主支路中流过电流时，控制所述开关管的导通和关断；调节所述电容的充电时间来控制所述电容的电压范围。本发明提供的技术方案利用线路中的能量，不需要另外单独的电源，适用于机械开关和电力电子器件混合型的直流断路器，在用于由多个直流断路器串联构成的限流装置时，相对于从低电位通过高频变压器供电的方案，对高频变压器的绝缘要求降低。

技术领域

本发明涉及一种电力电子装置，具体涉及一种高压直流断路器的自取能装置及其实现方法。

背景技术

高压直流断路器主要应用于直流输配电线路，分断直流线路电流。为减小通态损耗，同时缩短断路器动作时间，采用机械开关和电力电子器件混合方式的直流断路器受到了越来越多的关注，并衍生出多种拓扑。该类型的直流断路器正常运行时，电流流过机械开关，线路中发生过流故障时，电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。

如申请号为20130051175.9的专利中介绍的断路器就属于这类断路器，该类直流断路器中正常运行时流过电流的机械开关支路称为主支路，用于分断电流的电力电子器件支路称为转移支路。由于直流线路的电压高达几十到几百千伏，而电力电子器件的耐压相对较小，因此电力电子器件在应用到直流线路中时，需要进行串联，包括直接器件串联(专利200980162538.X)或者通过模块串联(专利20130051175.9)，串联的个数高达几十甚至上百个。大量IGBT单元或者模块的需要供电并满足绝缘要求。在直流输电中应用的直流串联的IGBT可从处于关断状态的IGBT端压上获取能量(EP0868014B1)，模块化多电平(ModularMultilevel Converter，MMC)换流阀中的子模块也可从自身电容中获取能量，因为其子模块电容在正常运行条件下均保持一定电压。

然而直流断路器中直接串联的IGBT单元或者级联的子模块，在断路器正常运行中，长期处于导通状态，子模块的电容中也没有电压，因此不能直接从子模块自身获取能量。针对直流断路器这种应用场合，WO2011/095212 A2号专利文献披露了一种激光送能的解决高压绝缘的技术方案。然而激光送能成本较高，尤其是在IGBT单元或者级联的子模块的功能较多时，需要供能的能量更大，无疑这大大增加了设备的成本。

另外一种取能方法是使用高压绝缘的脉冲变压器送能，由于每个脉冲变压器都要承受大于直流母线电压的高压绝缘，所以成本也不菲。

因此，需要提供一种取能装置以及其方法，以能从直流断路器主支路中获取能量进而向转移支路中大量串联子模块供电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高压直流断路器的自取能装置，所述自取能装置由依次连接的线路取能单元、高频逆变电路、高频变压器、磁环变压器和整流稳压电路构成。

优选地，所述线路取能单元由两个桥臂与一个电容并联构成，所述桥臂由一个二极管和一个带有反并联二极管的开关管串联构成，所述二极管和所述开关管的连接点接入高压直流断路器的主支路中，所述电容两端连接至所述高频逆变电路。

优选地，所述高频逆变电路以线路取能单元的电容端为输入，输出高频电流至所述高频变压器。

优选地，所述高频变压器的原边和副边分别为一个绕组和一个以上绕组。

优选地，所述高频变压器的原边接高频逆变电路，副边输出通过高压电缆接至磁环变压器。

优选地，所述自取能装置包括与所述整流稳压电路连接的全桥子模块.。