[发明专利]一种可控电压源振荡型直流断路器及其应用方法

说明书

本发明公开了一种可控电压源振荡型直流断路器及其应用方法，该可控电压源振荡型直流断路器包括：主通流支路、电流注入支路、电压振荡支路以及能量耗散支路，电流注入支路包括脉冲电容和直流电容，电流注入支路与主通流支路并联连接，电压振荡支路并联在脉冲电容的两端，能量耗散支路与主通流支路并联连接；主通流支路用于导通直流负荷电流，电压振荡支路用于改变脉冲电容的电压极性，电流注入支路用于实现脉冲电容振荡升压及向主通流支路注入反向电流，能量耗散支路用于完成能量耗散吸收与电流清除。通过实施本发明，可以显著降低高压电容容值及减少电力电子器件的数量，大幅降低可控电压源振荡型直流断路器的成本及体积。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种可控电压源振荡型直流断路器及其应用方法。

背景技术

高压可控电压源振荡型直流断路器是多端及直流电网构建的核心设备之一，同时也是是直流输电系统灵活转换运行方式和开断故障电流的重要设备。其技术经济性直接影响了直流电网应用的灵活性与广泛性。

目前，高压可控电压源振荡型直流断路器主要有两种技术路线，一种为混合式可控电压源振荡型直流断路器，该断路器正常运行由机械开关通流，故障时利用辅助换流支路等将电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。该类型断路器通态损耗低，分断速度快，但是需要使用大量的全控器件串联，成本较高。另一种是机械式可控电压源振荡型直流断路器，通过预充电电容反向注入电流实现机械开关熄弧，最终完成直流开断，然而该类型断路器所需要电容容量大、电压高，且面临高压触发开关的经济性和可靠性设计问题。

由此可见，现有的混合式可控电压源振荡型直流断路器或机械式可控电压源振荡型直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对可控电压源振荡型直流断路器技术性与经济性双重要求，限制了高压可控电压源振荡型直流断路器在多端及直流电网中规模化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种可控电压源振荡型直流断路器及其应用方法，以解决现有混合式可控电压源振荡型直流断路器或机械式可控电压源振荡型直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对可控电压源振荡型直流断路器技术性与经济性双重要求的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种可控电压源振荡型直流断路器，该可控电压源振荡型直流断路器包括：主通流支路、电流注入支路、电压振荡支路以及能量耗散支路，所述电流注入支路包括脉冲电容和直流电容，所述电流注入支路与所述主通流支路并联连接，所述电压振荡支路并联在所述脉冲电容的两端，所述能量耗散支路与所述主通流支路并联连接；所述主通流支路用于导通直流负荷电流，所述电压振荡支路用于改变所述脉冲电容的电压极性，所述电流注入支路用于实现脉冲电容振荡升压及向所述主通流支路注入反向电流，所述能量耗散支路用于完成能量耗散吸收与电流清除。

可选地，所述主通流支路包括：至少一个机械开关。

可选地，所述电流注入支路还包括：电感和晶闸管阀，所述电感、晶闸管阀、直流电容以及脉冲电容串联连接。

可选地，所述电流注入支路还包括：电感和晶闸管全桥模块，晶闸管全桥模块包括串联连接的第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管以及第四晶闸管，所述电感、直流电容以及脉冲电容串联连接，所述第一晶闸管的阳极连接所述第四晶闸管的阳极、所述直流电容的一端以及所述主通流支路的一端，所述第二晶闸管的阴极连接所述第三晶闸管的阴极、所述直流电容的另一端以及所述电感的一端。

可选地，所述电压振荡支路包括：串联连接的球隙和第三控制电路。

可选地，所述第三控制电路包括：第一辅助晶闸管。

可选地，所述第三控制电路包括：串联连接的第二辅助晶闸管和第三辅助晶闸管。

可选地，该可控电压源振荡型直流断路器还包括：直流电源，所述直流电源用于为所述直流电容充电。