[发明专利]一种直流断路器及其应用方法

权利要求书

1.一种直流断路器，其特征在于，包括：通流支路、受控电源单元、振荡支路、接地单元及耗能支路，其中，

通流支路，其串入电力线路中；

受控电源单元，其第一端与所述通流支路的第一端连接，其第二端分别与所述振荡支路的第一端、所述接地单元的第一端连接；

振荡支路，其第二端与所述通流支路的第二端连接；

接地单元，其第二端接地；

耗能支路，其与所述通流支路并联连接，或其与所述振荡支路连接；

当所述电力线路未故障时，所述通流支路导通直流负荷电流，直流系统为所述振荡支路及受控电源单元预充电；当所述电力线路出现短路故障时，通过控制所述受控电源单元及通流支路的运行状态，所述振荡支路产生与故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流支路可靠关断，最终由耗能支路消耗能量。

2.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述通流支路包括：至少一个高速机械开关。

3.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述受控电源单元为半桥结构。

4.根据权利要求3所述的直流断路器，其特征在于，所述半桥结构包括：第一电力电子器件、第二电力电子器件及直流电容，其中，

第一电力电子器件，其第一端与所述直流电容的第一端连接，其第二端分别与所述通流支路的第一端、所述第二电力电子器件的第一端连接；

第二电力电子器件，其第二端分别与所述直流电容的第二端、所述接地单元的第一端、所述振荡支路的第一端连接。

5.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述振荡支路为LC振荡支路，其包括振荡电容及振荡电感。

6.根据权利要求5所述的直流断路器，其特征在于，所述耗能支路与所述振荡支路的连接方式包括：

所述耗能支路与所述振荡电容并联连接，或与所述振荡电容与受控电源单元构成的电路的两端并联连接。

7.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述接地单元包括：接地二极管、接地电容及接地电阻，其中，

接地二极管，其阳极分别与所述受控电源单元的第二端、所述振荡支路的第一端连接，其阴极依次通过接地电容、接地电阻接地。

8.一种直流断路器的应用方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的直流断路器，所述应用方法包括：

实时监测通流支路的两端所连接的电力线路是否故障；

当通流支路的至少一端所连接的电力线路出现短路故障时，通过控制所述受控电源单元及通流支路的运行状态，所述振荡支路产生与短路故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流支路可靠关断。

9.根据权利要求8所述的直流断路器的应用方法，其特征在于，还包括：

当通流支路的两端所连接的电力线路均未出现故障时，通流支路保持导通状态，受控电源单元保持断开状态，直流系统为所述振荡支路及受控电源单元预充电。

10.根据权利要求8所述的直流断路器的应用方法，其特征在于，通过控制所述受控电源单元及通流支路的运行状态，所述振荡支路产生与短路故障电流幅值相等、方向相反的振荡电流，使得通流支路可靠关断的过程，包括：

控制所述通流支路的高速机械开关分闸；

当所述高速机械开关达到足够耐受暂态开断电压的设计开距时，控制第一电力电子器件保持关断、第二电力电子器件导通；

当振荡支路电流过零、振荡电容电压极性反向时，控制第一电力电子器件导通、第二电力电子器件关断；

当振荡支路电流过零、振荡电容电压极性反向时，返回“控制第一电力电子器件保持关断、第二电力电子器件导通”的过程，直到振荡支路上产生与短路电流幅值相等、方向相反的振荡电流，高速机械开关电流过零，完成熄弧开断。

11.根据权利要求8所述的直流断路器的应用方法，其特征在于，还包括：

当振荡电容的电压达到预设保护电压阈值时，耗能支路导通。