[发明专利]一种混合式直流断路器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种混合式直流断路器。

背景技术

随着基于电压源换流器(VSC)的多端柔性直流和直流电网技术的开始应用，高压直流断路器成为保证系统稳定安全可靠运行的关键设备之一。混合采用机械开关和全控型电力电子开关直流断路器技术兼具了机械开关的低损耗特性和电力电子开关的快速分断特性，是目前应用高压输电系统中直流分断最为有效的技术途径。

现有的采用全控器件的混合式直流断路器应用于特高压输电系统中，受限制于单个器件耐受电压能力，需要采用数量庞大的器件串联，可靠性较低且成本高昂；基于晶闸管的混合式直流断路器，能够显著提升直流断路器分断电流能力，且串联应用至高电压场合的技术成熟，但由于晶闸管无法自关断，需要配置额外的辅助电路，增大了直流断路器的设计和集成难度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出了一种混合式直流断路器，用以解决现有混合式直流断路器分断电流能力受制于单个全控器件关断能力，需要采用数量庞大的器件串联，可靠性较低且成本高昂，以及现有基于晶闸管的混合式直流断路器所用器件多,设计和集成难度高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种混合式直流断路器，包括主通流支路、二极管桥式电路、第一电流转移支路及第二电流转移支路；所述二极管桥式电路并联于所述主通流支路的两端，所述第一电流转移支路和第二电流转移支路分别并联于所述二极管桥式电路的上桥臂与下桥臂之间；所述主通流支路向所述第一电流转移支路传输故障电流；所述二极管桥式电路为所述故障电流从所述主通流支路向所述第一电流转移支路和第二电流转移支路的转移提供电流转移路径；所述第一电流转移电路导通所述故障电流，并传输至所述的第二电流转移支路；所述第二电流转移支路向所述第一电流转移支路注入反向电流，使所述第一电流转移支路断开。

在一实施例中，所述第一电流转移支路包括第一晶闸管阀，所述第一晶闸管阀的阳极连接所述二极管桥式电路的上桥臂，所述第一晶闸管阀的阴极连接所述二极管桥式电路的下桥臂。

在一实施例中，所述第二电流转移支路包括第一电容、电抗器、电阻以及晶闸管阀并联电路，所述晶闸管阀并联电路包括反向并联的第二晶闸管阀和第三晶闸管阀，所述晶闸管阀并联电路的第一端连接所述二极管桥式电路的下桥臂，所述晶闸管阀并联电路的第二端通过所述第一电容和电抗器连接所述二极管桥式电路的上桥臂，所述晶闸管阀并联电路的第二端通过所述电阻接地。

在一实施例中，本发明提供的混合式直流断路器还包括：能量吸收支路，由避雷器组串联构成，并联于所述第二电流转移支路的两端。

在一实施例中，所述主通流支路包括：机械开关和电力电子单元，所述机械开关和电力电子单元串联。

在一实施例中，所述电力电子单元包括：反向串联的两个全控器件以及分别与所述两个全控器件反向并联的二极管，所述两个全控器件的阴极相连。

在一实施例中，所述电力电子单元包括：反向并联的两个全控器件。

在一实施例中，所述电力电子单元包括：由四个全控器件组成的桥式结构、设置于所述桥式结构上桥臂与下桥臂之间的第二电容以及分别与所述四个全控器件反向并联的二极管。

在一实施例中，所述电力电子单元包括：由四个二极管组成的桥式结构、设置于所述桥式结构上桥臂与下桥臂之间的全控器件以及与所述全控器件反向并联的二极管。

在一实施例中，所述全控器件为集成门极换流晶闸管、绝缘栅双极型晶体管或门极可关断晶闸管。

本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：

本发明提供一种混合式直流断路器，包括主通流支路、二极管桥式电路、第一电流转移支路及第二电流转移支路；所述二极管桥式电路并联于所述主通流支路的两端，所述第一电流转移支路和第二电流转移支路分别并联于所述二极管桥式电路的上桥臂与下桥臂之间；所述主通流支路向所述第一电流转移支路传输故障电流；所述二极管桥式电路为所述故障电流从所述主通流支路向所述第一电流转移支路和第二电流转移支路的转移提供电流转移路径；所述第一电流转移电路导通所述故障电流，并传输至所述的第二电流转移支路；所述第二电流转移支路向所述第一电流转移支路注入反向电流，使所述第一电流转移支路断开。本发明提供的混合式直流断路器解决了现有混合式直流断路器分断电流能力受制于单个全控器件关断能力，需要采用数量庞大的器件串联，可靠性较低且成本高昂，以及现有基于晶闸管的混合式直流断路器所用器件多,设计和集成难度高的问题。