[发明专利]一种多端口组合型混合式直流断路器及控制方法

权利要求书

1.一种多端口组合型混合式直流断路器，其特征在于，包括：主断流支路、n条正常通流支路和n条故障通流支路，n为不小于1的整数；

所述的故障通流支路包含一个快速机械开关和一组电力电子开关，用于直流故障时电流的导通；

所述的n条正常通流支路和n条故障通流支路中的每一条正常通流支路和每一条故障通流支路串联后作为一组串联支路，所述的主断流支路与每一组串联支路并联，并联电路的两端分别为第一直流母线A和第二直流母线B；当所述断路器安装在直流系统的正极时，故障通流支路的电力电子开关方向为从第一直流母线A指向第二直流母线B，当所述断路器安装在直流系统负极时，故障通流支路的电力电子开关方向从第二直流母线B指向第一直流母线A；

所述的正常通流支路包含一个快速机械开关和一个负载转移开关，用于导通系统正常运行时的电流；

所述的负载转移开关为两组反方向串联的电力电子开关；

所述的主断流支路包括由四个二极管组成的双向桥式结构和多个串联的断流单元，所述的多个串联的断流单元经过单方向串联后跨接在所述的双向桥式结构的上桥臂和下桥臂之间；

所述的主断流支路用于直流故障时的故障电流转移、开断和故障能量的吸收。

2.根据权利要求1所述的多端口组合型混合式直流断路器，其特征在于，所述的断流单元包括多个单方向串联的电力电子开关和避雷器，所述的多个单方向串联的电力电子开关与所述的避雷器并联。

3.根据权利要求1-2任一权项所述的多端口组合型混合式直流断路器，其特征在于，所述的电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管，所述的IGBT和二极管反方向并联。

4.根据权利要求1所述的多端口组合型混合式直流断路器，其特征在于，所述的断路器的外围部分配置有母线端口和n个直流线路端口，所述的母线端口用于连接换流器和第一直流母线A，所述的n个直流线路端口用于连接至直流线路。

5.根据权利要求4所述的多端口组合型混合式直流断路器，其特征在于，所述的n个直流线路端口中的每个直流线路端口对应一组串联支路，每个直流线路端口连接到串联支路中的正常通流支路和故障通流支路的串联点之间。

6.一种权利要求1-5任一项所述的多端口组合型混合式直流断路器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)直流电力系统正常工作阶段：正常通流支路的快速机械开关闭合且负载转移开关均保持导通；主断流支路中的电力电子开关保持闭锁；故障通流支路的快速机械开关保持闭合且电力电子开关保持闭锁，由正常通流支路导通负载电流；

b)当单条线路故障：导通主断流支路上的电力电子开关，闭锁故障线路端口对应正常通流支路上的负载转移开关，分断所有非故障端口对应的故障通流支路的快速机械开关，待故障线路端口对应的正常通流支路电流过零时，分断故障线路端口对应的正常通流支路的快速机械开关；

当故障线路端口对应正常通流支路的快速机械开关触头达到额定开距后，闭锁主断流支路上的电力电子开关，同时电力电子开关的关断过电压将击穿与之并联的避雷器，故障电流能量通过避雷器得以耗散；

当故障电流衰减至零后，打开故障端口对应的故障通流支路的快速机械开关，同时闭合非故障端口对应的故障通流支路的快速机械开关；

c)当直流母线和换流器出口故障：导通主断流支路上的电力电子开关和所有故障通流支路上的电力电子开关，同时闭锁所有正常通流支路上的负载转移开关，待正常通流支路电流过零时，分断正常通流支路上的快速机械开关；

待快速机械开关触头达到额定开距后，闭锁主断流支路上的电力电子开关，电力电子开关的关断过电压将击穿与之并联的避雷器；

当故障电流衰减至零后，闭锁所有故障通流支路上的电力电子开关，分断快速机械开关。