[发明专利]一种机电混合式直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种限制短路电流的机电混合式直流断路器，其特征在于：包括主流通支路、换流支路和断流支路；其中，所述的主流通支路包含三个串联的快速机械开关，其中，两个为主机械开关，另一个为辅助机械开关；所述的换流支路与主流通支路中的辅助机械开关并联；所述的断流支路与主流通支路并联。

2.根据权利要求1所述的主流通支路包含三个串联的快速机械开关，其中，中间的快速机械开关为辅助机械开关，用于产生电弧，电弧电压迫使流经辅助机械开关的电流流向换流支路；两侧的快速机械开关为主机械开关，用于在断路器处于分断状态时承受来自母线端的高电压，以防止该高电压损坏换流支路中的电力电子开关；所述的主流通支路用于线路处于导通状态时承载线路电流。

3.根据权利要求1所述的机电混合式直流断路器，其特征在于：所述的换流支路包括一个电力电子开关和一个桥式整流电路；所述的电力电子开关经过桥式电路整流后与辅助机械开关并联；所述的桥式整流电路满足了多端直流输电线路的潮流双向性的要求；所述的电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管IGBT。

4.根据权利要求3所述的换流支路用于快速熄灭电弧和将流经主流通支路的电流换流至断流支路或反之。

5.根据权利要求1所述的机电混合式直流断路器，其特征在于：所述的断流支路包括多个电力电子开关、一个金属氧化物避雷器和一个桥式整流电路；所述的电力电子开关经过桥式电路整流；所述的桥式整流电路满足了多端直流输电线路的潮流双向性的要求；所述的电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管IGBT；所述的IGBT多级串联后与金属氧化物避雷器并联；所述的主断流支路用于电流的转移、开断和吸收线路中的剩余能量。

6.一种权利要求1-5任一项所述的断路器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）合闸过程：合闸前，所有开关均处于断开状态；收到合闸命令后，导通断流支路的所有的电力电子开关，电流从母线端经断流支路流向负载端；待断流支路电流达到稳定值后，闭合主机械开关；随后导通换流支路的电力电子开关，同时关断断流支路的所有的电力电子开关；待电流完全换流至换流支路后，闭合辅助机械开关；待辅助机械开关合闸到位后，换流支路的电力电子开关被短路，电流完全被换流至主流通支路中，合闸完成；

2）分闸过程：分闸前，主机械开关和辅助机械开关均处于闭合状态，换流支路的电力电子开关已施加触发信号；收到分闸命令后，导通断流支路的所有的电力电子开关，同时辅助机械开关断开，产生电弧，电弧电压迫使电流被换流至换流支路和断流支路中，由于换流支路中电力电子开关电流上升速度非常快，流经辅助机械开关的电流迅速下降至0，电弧被快速熄灭；待辅助机械开关分闸到位后，关断换流支路的所有电力电子开关；待电流完全被换流至断流支路后，断开主机械开关；待主机械开关分闸到位后，断开断流支路中所有的电力电子开关，电压上升到一定阈值后，金属氧化物避雷器被导通，吸收电路中的剩余能量，分闸完成。