[发明专利]一种自充电和限流相结合的混合式直流断路器及控制方法

说明书

公开了一种自充电和限流相结合的混合式直流断路器及控制方法，混合式直流断路器中，其包括有并联连接的主通流支路、转移支路以及耗能支路，所述主通流支路包括有串联的快速机械开关S和限流电感L以及并联所述限流电感L的自充电电路，所述自充电电路包括串联的二极管D以及电容C，所述限流电感L与所述二极管D的阳极之间具有第一端点，所述限流电感L与所述电容C之间具有第二端点；所述二极管D的阴极与所述电容C之间具有第三端点。

技术领域

本发明涉及断路器领域，特别是一种自充电和限流相结合的混合式直流断路器及其控制方法及控制方法。

背景技术

结合高速机械开关低通态损耗和功率半导体组件大电流关断能力的混合式直流断路器是目前中高压直流系统的关键设备。但混合式直流开断技术中能够实现主通流支路中电流转移至转移支路中开断的电流转移技术是混合式直流断路器可靠开断电流的核心之一，也是目前混合式直流开断技术的研究热点之一。随着直流系统的快速发展，其容量不断增大，用电负荷种类复杂多样，使得直流系统故障时电流上升率不断增大，传统的电流转移技术难以满足大容量系统故障电流的可靠开断，对传统混合式直流开断技术带来了挑战。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种自充电和限流相结合的混合式直流断路器及其控制方法，其具有导通损耗低的优点，还可以实现故障电流的限制，同时利用限流电感上感应出的电压对快速机械开关的机构电容进行快速充电，有效降低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种自充电和限流相结合的混合式直流断路器及其控制方法包括有并联连接的主通流支路、转移支路以及耗能支路，所述主通流支路包括有串联的快速机械开关S和限流电感L以及并联所述限流电感L的自充电电路，所述自充电电路包括串联的二极管D以及电容C，所述限流电感L与所述二极管D的阳极之间具有第一端点，所述限流电感L与所述电容C之间具有第二端点；所述二极管D的阴极与所述电容C之间具有第三端点。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，所述转移支路包括串联的全控型电力电子器件A1。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，所述全控型电力电子器件A1包括MOSFET、IGCT、IGBT、IEGT和GTO中的任意一个或者任意多个的组合。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，所述快速机械开关是基于电磁斥力的真空高速机械开关、基于高速电机驱动的真空机械开关或基于爆炸驱动的真空高速机械开关。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，所述电容C包括薄膜电容、有机介质电容、无机介质电容、电解电容、电热电容和空气介质电容中的任意一个或者多个的组合；所述电感L包括绕线电感、多层片状电感和薄膜电感中的任意一个或者多个的组合；二极管D为不可控的单向导通功率半导体器件或其组合。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，二极管D包括电力二极管、肖特基二极管中的任意一个或者任意多个的组合。

所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器中，耗能支路包括能量吸收模块A2，其包括金属氧化物压敏电阻。

根据所述的集成自充电和限流的混合式直流断路器的控制方法包括如下步骤，

步骤1：当电流上升时，所述限流电感L两端出现感应电压，部分电流通过所述二极管D向所述电容C充电，同时所述电感L上感应出的电压起到限流作用；

步骤2：当所述电容C完成充电后，利用所述电容C控制所述快速机械开关S分闸，所述快速机械开关中触头开始燃弧；