[发明专利]一种直流电网用电容型混合直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种电容型混合直流断路器的控制方法，其中，所述直流断路器包括串联在直流电网一极中的载流支路，以及一端与载流支路并联，另一端连接到直流电网另一极的故障电流转移支路；

直流电网通过所述载流支路向负载传送功率，而故障电流转移支路则在发生短路故障时将载流支路的电流转移至故障电流转移支路；

所述载流支路包括相互串联的机械开关和开关管组，所述开关管组为两个反向串联的IGBT开关管，每个IGBT开关管均带有反并联二极管；

所述故障电流转移支路包括相互串联的多个模块，多个模块包括模块1至N，N为自然数；

所述模块1包括三个电容第十一电容(C_{1_1})、第十二电容(C_{1_2})和第十三电容(C_{1_3})，第一至第六晶闸管(T₁～T₆)、第一至第四二极管(D₁～D₄)；

第一晶闸管(T₁)和第二二极管(D₂)按照同样的由左向右的导通方向串联在一起，而第二晶闸管(T₂)和第一二极管(D₁)按照同样的由右向左的导通方向串联在一起，这两条串联支路再相互并联在载流支路的两端，同时第三晶闸管(T₃)和第四晶闸管(T₄)按照正极相向的背靠背方式串联在一起，而第三二极管(D₃)和第四二极管(D₄)按照负极相向的背靠背方式串联在一起，这两条串联支路又再经过左侧相互串联的第十二电容(C_{1_2})和第五晶闸管(T₅)，以及右侧相互串联的第十三电容(C_{1_3})和第六晶闸管(T₆)并联在载流支路的两端，而第十一电容(C_{1_1})将第一晶闸管(T₁)和第二二极管(D₂)的交点、第二晶闸管(T₂)和第一二极管(D₁)的交点以及第三晶闸管(T₃)和第四晶闸管(T₄)的交点连接起来；

所述模块2至N均包括相互串联的模块电容和模块二极管，模块晶闸管则与它们并联；

其中模块2的模块二二极管(DD₂)和模块二晶闸管(TT₂)的交点连接到第三二极管(D₃)和第四二极管(D₄)的交点；而其后的模块3中的模块二极管与模块晶闸管的交点又连接到模块2的模块二晶闸管(TT₂)和第二电容(C₂)的交点，以此类推；

其特征在于：包括以下步骤：

1)直流电网正常工作时，控制各个子模块的晶闸管给第十一电容(C_{1_1})、第二至第N电容(C₂～C_N)进行预充电，且使所有电容电压之和为电网电压；

2)假设在t₀时刻，电容型混合直流断路器的一侧发生短路故障；

3)在t₁时刻，短路故障所在支路的电流采样值超过短路控制设定的阈值，混合直流断路器的转移支路开始投入，立即触发导通位于模块1另一侧的第一晶闸管(T₁)和第三晶闸管(T₃)，转移故障电流，同时旁路M个子模块，系统将进一步给未旁路的N-M个子模块充电；

4)在t₂时刻，立即关断载流支路的开关管组(Q₁)，关断故障电流转移后载流支路的剩余电流，由于第一晶闸管(T₁)和第二二极管(D₂)支路的导通，使(Q₁)在几乎零电压的条件下关断；

5)在t₃时刻，立即关断机械开关(S)，此时机械开关在零电压、零电流的条件下关断，从而实现故障线路的机械隔离；

6)在t₄时刻，停止触发第一晶闸管(T₁)和第三晶闸管(T₃)，为关断第一晶闸管(T₁)和第三晶闸管(T₃)做准备；

7)在t₅时刻，立即触发第五晶闸管(T₅)，使得电容(C_{1_1})给(C_{1_2})充电，产生反向电流，强迫第一晶闸管(T₁)和第三晶闸管(T₃)，所有电流转移至第五晶闸管(T₅)所在支路，直至子模块充电结束，完成直流故障切除工作。