[发明专利]一种适用于中压直流断路器的电流转移电路及方法

权利要求书

1.一种适用于中压直流断路器的电流转移电路，其特征在于，包括：主通流支路、故障电流转移支路以及耗能支路；

所述主通流支路、所述故障电流转移支路以及所述耗能支路并联；

所述故障电流转移支路包括固态开关以及辅助换流单元；所述辅助换流单元包括储能电容器、第一全控型电力电子器件以及第二全控型电力电子器件；

所述第一全控型电力电子器件的正极连接所述第二全控型电力电子器件的负极，形成第一串联串；所述第一全控型电力电子器件的负极连接所述第二全控型电力电子器件的正极，形成第二串联串；所述第一串联串与所述第二串联串并联，且所述储能电容器并联于所述第一串联串与所述第二串联串之间，组合成H桥型电路通流拓扑；

所述第一全控型电力电子器件与所述第二全控型电力电子器件的型号相同；

当所述辅助换流单元的通流方式为单向通流方式时，所述第一全控型电力电子器件为二极管；所述第二全控型电力电子器件为绝缘栅双极型晶体管；

当所述辅助换流单元的通流方式为双向通流方式时，所述第一全控型电力电子器件以及所述第二全控型电力电子器件均为绝缘栅双极型晶体管；

故障电流产生阶段：故障电流产生并仅流经主通流支路；

故障电流转移阶段：两个所述第一全控型电力电子器件均关断，两个所述第二全控型电力电子器件均导通，所述储能电容器放电，两个第二全控型电力电子器件与储能电容器串联通流，形成负压，使得所述主通流支路转移故障电流；

故障电流转移支路通流阶段：储能电容器在故障电流转移支路通流阶段的起始时刻放电完毕，两个第一全控型电力电子器件依然被严格控制关断，此时第一串联串中的第二全控型电力电子器件与第一全控型电力电子器件的续流二极管串联、第二串联串中的第二全控型电力电子器件与第一全控型电力电子器件的续流二极管串联，两串联支路并联通流；

故障电流关断阶段：经过预设时长后，两个所述第二全控型电力电子器件被触发关断，所述辅助换流单元的端电压逐渐升高至所述耗能支路的动作电压，通过所述耗能支路耗尽残余故障电流；

在所述故障电流关断阶段之后，若所述储能电容器仍存储有剩余电压，所述剩余电压用于下一时段的重合闸阶段；

重合闸阶段：在重合闸阶段的起始时刻重合闸一次后，再次重合闸阶段的结束时刻分闸，此情况分为两种方式：

一是转移支路率先重合闸，即控制辅助换流单元通流，若故障产生则立刻分断故障电流，即重复故障电流转移阶段至故障电流关断阶段，若故障电流耗尽，则无需再次分断故障电流，且储能电容器仍可维持一部分电压；

二是直接控制主通流支路的快速机械开关合闸，考虑到辅助换流单元中的储能电容器尚存剩余电压，故具备再次辅助换流的条件，当整机再次完成分闸时，断路器的动作过程依然可重复故障电流产生阶段至故障电流关断阶段来实现，整机分断完成后，辅助换流单元中电容器储能尚存部分电压。

2.根据权利要求1所述的适用于中压直流断路器的电流转移电路，其特征在于，所述主通流支路内仅配置快速机械开关；所述快速机械开关用于实现中压直流断路器的毫秒级分段要求。

3.根据权利要求1所述的适用于中压直流断路器的电流转移电路，其特征在于，所述耗能支路包括一个或多个避雷器；所述避雷器的动作电压基于所述故障电流关断阶段内所述辅助换流单元在关断时产生的瞬态电压设定。

4.根据权利要求1所述的适用于中压直流断路器的电流转移电路，其特征在于，所述储能电容器为薄膜电容器。

5.根据权利要求1所述的适用于中压直流断路器的电流转移电路，其特征在于，所述固态开关包括直串式固态开关、二极管桥式固态开关以及含电容全桥式固态开关。