[发明专利]一种直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种直流断路器，所述直流断路器包括：换流支路和断流支路；其特征在于：所述换流支路包括依次连接的隔离开关、限流电感、机械开关和换流单元；所述断流支路包括断流单元；所述断流单元并联在机械开关和换流单元组成支路的两端。

2.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于：所述换流单元包括：二极管组成的桥式整流电路和晶体管，所述桥式整流电路的输出端分别与晶体管的集电极和发射极相连。

3.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于：所述断流单元由断流子单元串联构成；所述断流子单元包括并联的桥式断流单元、缓冲支路和能量消耗支路。

4.根据权利要求3所述的直流断路器，其特征在于：所述桥式断流单元为换流单元，包括：二极管组成的桥式整流电路和晶体管，所述桥式整流电路的输出端分别与晶体管的集电极和发射极相连。

5.根据权利要求3所述的直流断路器，其特征在于：所述缓冲支路由缓冲电阻与缓冲电容串联组成。

6.根据权利要求3所述的直流断路器，其特征在于：所述能量消耗支路为避雷器。

7.一种权利要求1所述的直流断路器的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：

当直流电网系统正常运行时：

隔离开关和机械开关闭合，电流流经换流支路中串联连接的机械开关和换流单元；电流在换流单元中从二极管D101的阳极流入，经晶体管IGBT101流入到二极管D104的阳极，从二极管D104的阴极流出换流单元；

当直流电网系统发生故障时，该直流断路器控制方法包括如下步骤：

(1)线路中出现故障电流，故障电流升高，到达直流断路器的整定值，触发直流断路器工作；

(2)直流断路器断流单元中断流子单元的晶体管IGBT器件导通，电流从换流支路转移到断流支路中的二极管D1、IGBT1、二极管D4流出断路器并将机械开关关断；

(3)换流支路中的机械开关关断完成后，触发关断断流单元中断流子单元的晶体管IGBT器件；

(4)故障电流转移至缓冲回路，通过缓冲支路中的缓冲电阻向缓冲电容充电，缓冲电容两端的电压上升；

(5)缓冲电容两端的电压上升达到能量消耗支路避雷器的阈值电压时，触发能量消耗支路中的避雷器导通，避雷器消耗限流电感中的能量；

(6)限流电感中的能量消耗完毕为零后，断开换流支路上的隔离开关，直流断路器工作完毕，故障线路被断开。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：限流电感中能量的计算公式为：

其中：W为限流电感中存储的能量，L为限流电感的阻抗值，I为流经限流电感的电流。