[发明专利]基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器

权利要求书

1.一种基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器，其特征在于，该直流固态断路器包括以下模块：

正向主通流支路包括全控器件S1、半控器件组G1和二极管D3；

反向主通流支路包括全控器件S2、半控器件组G2和二极管D4；

吸能支路包括避雷器MOV1、避雷器MOV2和避雷器MOV3；

线路电流检测及控制器，用于检测直流固态断路器的电路状态，并根据线路状态生成相应的开关通断驱动信号；

开关通断驱动器，用于根据所述开关通断驱动信号驱动正向主通流支路的全控器件S1、反向主通流支路的全控器件S2和换流支路开关的导通或断开；

正向主通流支路的全控器件S1、反向主通流支路的全控器件S2和换流支路开关，用于在开关通断驱动器的驱动下导通或断开，其状态包括：

正向主通流支路的全控器件S1导通，其对应的半控器件组G1均导通，实现直流固态断路器正向电流通流的稳态通路；反向主通流支路的全控器件S2导通，其对应的半控器件组G2均导通，实现直流固态断路器反向电流通流的稳态通路；

系统右侧发生短路故障，正向主通流支路的全控器件S1断开：当所述全控器件S1两端电压升高至对应的吸能支路的避雷器MOV1的动作电压时，故障电流通过续流二极管D1流入避雷器MOV1；导通换流支路，故障电流流入换流支路，所述半控器件组G1承受反压并断开；断开换流支路，故障电流经过反向主通流支路的二极管D4以及续流二极管D2流入吸能支路的避雷器MOV3和避雷器MOV1，实现直流固态断路器的右侧故障关断；

系统左侧发生短路故障，反向主通流支路的全控器件S2断开：当所述全控器件S2两端电压升高至对应的吸能支路的避雷器MOV2的动作电压时，故障电流通过续流二极管D2流入避雷器MOV2；导通换流支路，故障电流流入换流支路，所述半控器件组G2承受反压并断开；断开换流支路，故障电流经过正向主通流支路的二极管D3以及续流二极管D1流入吸能支路的避雷器MOV3和避雷器MOV2，实现直流固态断路器的左侧故障关断。

2.根据权利要求1所述的基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器，其特征在于，所述正向主通流支路的半控器件组G1和所述反向主通流支路的半控器件组G2分别为一组串联的低损耗半控型半导体器件。

3.根据权利要求1所述的基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器，其特征在于，所述正向主通流支路的二极管D3与所述正向主通流支路的全控器件S1为反向并联关系，所述反向主通流支路的二极管D4与所述反向主通流支路的全控器件S2为反向并联关系。

4.根据权利要求3所述的基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器，其特征在于，所述直流固态断路器，其模块连接关系为：

所述正向主通流支路的第一连接端、所述吸能支路的第一连接端、所述反向主通流支路的第一连接端和所述换流支路的第一连接端一起连接至电源侧的直流电源；

所述正向主通流支路的第二连接端、所述吸能支路的第二连接端、所述反向主通流支路的第二连接端和所述换流支路的第二连接端一起连接至负载侧的负载；

所述续流二极管D1的阳极连接至所述正向主通流支路的第三连接端，阴极连接至所述吸能支路的第三连接端；

所述续流二极管D2的阳极连接至所述反向主通流支路的第三连接端，阴极连接至所述吸能支路的第四连接端；

所述线路电流检测及控制器的输入端连接至电源侧的直流电源，输出端连接至所述开关通断驱动器的输入端；

所述开关通断驱动器的输出端连接至正向主通流支路的全控器件S1、反向主通流支路的全控器件S2和换流支路开关的控制端。

5.根据权利要求4所述的基于混合器件的可双向开断的直流固态断路器，其特征在于，所述正向主通流支路，其器件连接关系为：所述半控器件组G1的输入端作为所述正向主通流支路的第一连接端，输出端连接至所述全控器件S1的输入端和所述二极管D3的阴极，作为所述正向主通流支路的第三连接端；

所述全控器件S1的输出端和所述二极管D3的阳极连接到一起作为所述正向主通流支路的第二连接端。