[发明专利]适于自适应限流直流固态断路器的直流电源及其控制方法

权利要求书

1.一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，所述直流电源的拓扑结构为三相半波整流电路(1)与电源保护电路(2)串联的电路；其中，所述电源保护电路(2)由单向导通可关断开关(4)与单向导通晶闸管(5)反向串联构成，且单向导通可关断开关(4)由一个全控固态开关与一个二极管反并联构成；所述三相半波整流电路(1)与所述单向导通可关断开关(4)同向串联、与单向导通晶闸管(5)反向串联；单向导通晶闸管(5)的阴极和阳极分别作为直流电源正极和负极的输出端口；作为偏置电源的所述直流电源与直流电抗器L串联，所述直流电源、所述直流电抗器L串联之外的两端分别接在具有自适应限流能力直流固态断路器的可关断桥臂的公共连接点和两个二极管串联桥臂的另一公共连接点上，构成具有自适应限流能力直流断路器的偏置支路。

2.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，连续M个所述单向导通可关断开关(4)串联构成开关模块，且每一单向导通可关断开关均由一个全控固态开关(T_s1～T_sM)与一个二极管D_s1～D_sM反向并联构成。

3.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，连续P个所述三相半波整流电路(1)的二极管(3)(D₁₁～D_1P、D₂₁～D_2P、D₃₁～D_3P)串联构成二极管模块。

4.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，连续Q个所述单向导通晶闸管(5)(T_c1～T_cQ)串联构成单向导通晶闸管模块。

5.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，所述三相半波整流电路中，变压器二次侧必须接成星形，一次侧接成三角形，避免三次谐波流入电网。

6.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，所述直流电源的控制方法包括正常运行状态、故障状态和故障清除状态的控制策略，该控制方法具体包括以下处理：

正常运行状态，单向导通可关断开关上所有全控固态开关处于导通状态，单向导通晶闸管处于关断状态；直流电源电压设置为使偏置电流I_b略大于直流系统的额定电流，或者略大于正常运行时可能出现的最大负荷电流；

当直流系统发生故障时，直流电抗器接入到故障回路后，上升到偏置电流设定值1.2I_dc.max时，单向导通可关断开关上所有全控固态开关立即关断，单向导通晶闸管立即导通；此时直流电源退出故障电流流通路径，有效减小故障电流对直流电源的冲击；

当直流系统故障点消失或被排查清除时，直流电抗器电流下降到偏置电流设定值I_b时，立即导通单向导通可关断开关上所有全控固态开关，单向导通晶闸管在直流电源反向电压作用下立即关断，直流电源恢复至正常运行状态，以保证具有自适应限流能力的直流固态断路器对二次故障的处理能力。

7.如权利要求1所述的一种适于自适应限流直流固态断路器的直流电源，其特征在于，所述直流电源的电压整定计算方法通过以下公式得到直流电源换流器出口电压整定结果：

U_d＞(M+2N)V_T+4NV_D+I_dc.max[R_L+(M+N)R_T+2NR_D]

其中，U_b为直流电源换流器出口电压；V_T、V_D分别为具有自适应限流能力直流固态断路器桥臂全控固态开关和二极管的导通压降；R_T、R_D分别为直流固态断路器桥臂全控固态开关和二极管的导通电阻；R_L为直流固态断路器偏置电路直流电抗器电阻；N为固态断路器桥臂模块个数；M为直流电源全控固态开关的串联个数；I_dc.mac为直流电源的额定电流，或者略大于正常运行时可能出现的最大负荷电流。