[发明专利]具有快速重合闸功能的混合式直流断路器及其开断方法

说明书

本发明涉及一种具有快速重合闸功能的混合式直流断路器及其开断方法，该混合式直流断路器包括并联连接的主电流支路、桥式电流转移支路和过电压限制支路；桥式电流转移支路包括并联的第一、二支路，第一、二支路均包括两个反向串联的半控型功率半导体器件，第一支路的串联点与第二支路的串联点之间连接有含有电容和电感的振荡支路；振荡支路并联有一个用于在开断过程完成后触发的半控型功率半导体器件。本发明通过在振荡支路的两端并联一个半控型功率半导体器件，在直流断路器开断完成后，触发该半控型功率半导体器件导通，振荡支路产生自激振荡使电容电压发生反转，无需另外提供为电容充电的电源，可实现直流断路器的快速重合闸功能。

技术领域

本发明涉及一种具有快速重合闸功能的混合式直流断路器及其开断方法，属于高压直流断路器技术领域。

背景技术

混合式直流断路器具有通流能力强、关断速度快、通态损耗小等优点，近年来一直是业界研究的热点。随着直流供电系统的进一步发展，在新型的直流系统中，大多数负载具有负荷和电源双重属性的特点，这一特点造成直流电网中的电流和能量的流向具有不确定的特点。同时为了使排除瞬时故障后的直流系统能够快速恢复，以避免其对整个系统造成更大的危害，这对直流断路器提出了双向分断和快速重合闸的要求。

由于直流电网中的电流和能量的流向具有不确定的特点，直流断路器在故障切除后不能立刻投入使用，瞬态故障消失后，也不能立即恢复系统供电。目前，现有的直流断路器通过LC振荡电流来产生和短路电流相反的振荡电流，以使得主电流支路电流过零。例如申请公布号为CN107069654A的中国发明专利申请文件公开了一种用于中压配网的双向混合式直流断路器及开断方法，通过并联LC振荡支路产生振荡电流，强迫主电流回路中的电流过零，从而实现断路器的开断。

但是，在直流断路器关断完成后，电容C的电容电压与其初始电容电压方向相反，为了能够重合闸，需要实现电容C的(反向)充电。现有技术中，通常需要提供外加的电源对电容C进行充电，其结构复杂而且耗时较长，会影响直流断路器的短时重合闸过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有快速重合闸功能的混合式直流断路器及其开断方法，用于解决断路器如何能够在短时间内实现重合闸功能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有快速重合闸功能的混合式直流断路器，包括并联连接的主电流支路、桥式电流转移支路和过电压限制支路；所述桥式电流转移支路包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括两个反向串联的半控型功率半导体器件，第二支路包括两个反向串联的半控型功率半导体器件，第一支路的串联点与第二支路的串联点之间连接有含有电容和电感的振荡支路；所述振荡支路并联有一个用于在开断过程完成后触发的半控型功率半导体器件。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有快速重合闸功能的混合式直流断路器的开断方法，步骤如下：

在开断过程中，通过桥式电流转移支路中的振荡支路向主电流支路注入反相振荡电流迫使主电流支路中电流过零，以断开主电流支路中的机械开关；

在开断过程完成后，触发半控型功率半导体器件使所述振荡支路产生自激振荡，使振荡支路中的电容电压反转，为下次开断做好准备。

本发明的有益效果是：通过在振荡支路的两端并联一个半控型功率半导体器件，在直流断路器开断完成后，通过触发该半控型功率半导体器件导通，使振荡支路产生自激振荡，振荡支路中的电容电压发生反转，从而无需另外提供为电容充电的电源且所需时间较短，可实现直流断路器在短时间内的重合闸功能。

作为断路器的进一步改进，为了实现可靠续流，所述主电流支路包括并联连接的机械开关支路和续流支路，所述机械开关支路包括串联连接的第一机械开关和第二机械开关，所述续流支路包括反向串联的第一不可控型功率半导体器件和第二不可控型功率半导体器件，机械开关支路的串联点与续流支路的串联点相连。