[发明专利]一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路及其控制方法

权利要求书

1.一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路，所述拓扑电路包括主通流支路，其特征在于，所述拓扑电路还包括转移支路以及限压支路，所述转移支路和限压支路与主通流支路并联；

所述转移支路包括双重桥式模块和振荡支路；所述双重桥式模块包括内桥、外桥和电容C1，所述电容C1、内桥和外桥依次从内向外层层设置；

所述内桥包括IGCT1、IGCT2、IGCT3和IGCT4，所述IGCT1和IGCT4同向串联，形成内桥第一支路；所述IGCT2和IGCT3同向串联，形成内桥第二支路；所述内桥第一支路与内桥第二支路同向并联；

所述外桥包括两个固态开关K1和两个固态开关K2，其中一个固态开关K1和其中一个固态开关K2反向串联，形成外桥第一支路；另一个固态开关K1和另一个固态开关K2反向串联，形成外桥第二支路；所述外桥第一支路和外桥第二支路并联；

所述混合双重桥式直流断路器拓扑电路的控制方法包括：

发生短路故障后，系统给快速机械开关下发分闸指令，快速机械开关K开始动作；

当快速机械开关K的触头分开指定间隙后，导通外桥臂上的固态开关K1和内桥中的IGCT1以及IGCT3；

电容C1预充电压，将电流从主通流支路换流到转移支路；

随着故障电流的冲击，电容C1上的电压很快下降到0并反向充电；

当电容C1上的电压达到规定幅值后，导通内桥中的IGCT2；

利用电容C1的电压将电流从IGCT1换流到IGCT2中，此时，电容C1的电压达到规定幅值，故障电流完全通过内桥同一侧桥臂通流，即IGCT2以及IGCT3；

换流完成后，关断IGCT1；

当快速机械开关K的间距达到耐受过电压的间距时，导通IGCT4；

利用电容C1上的电压使内桥下管中的电流进行换流，电流从IGCT3换流到IGCT4；

关断IGCT3，同时故障电流给电容C1充电，使电容C1电压的极性发生改变；

当电容C1上的电压达到规定幅值后，导通固态开关K3；

利用电容C1上的电压将电流换流到振荡支路；

当转移支路的电流下降到0后，关断固态开关K1和IGCT2以及IGCT4；

当电容C2上的电压达到限压MOV1的动作，MOV1将系统中的能量吸收，同时转移支路的电流降为0，固态开关K1和固态开关K2均处于开断状态，完成开断。

2.根据权利要求1所述的混合双重桥式直流断路器拓扑电路，其特征在于，所述主通流支路包括快速机械开关K。

3.根据权利要求1所述的混合双重桥式直流断路器拓扑电路，其特征在于，所述内桥第一支路中的IGCT1的阴极和IGCT4的阳极相连；所述内桥第二支路中的IGCT2的阴极和IGCT3的阳极相连。

4.根据权利要求1所述的混合双重桥式直流断路器拓扑电路，其特征在于，所述电容C1的一端与IGCT1的阴极以及IGCT4的阳极相连，所述电容C1的另一端与IGCT2的阴极以及IGCT3的阳极相连；所述内桥的内部还设置有限压MOV3，所述限压MOV3与电容C1并联，且限压MOV3两端与电容C1两端相连。

5.根据权利要求1所述的混合双重桥式直流断路器拓扑电路，其特征在于，所述外桥第一支路中，固态开关K1的阴极与固态开关K2的阴极相连，所述外桥第二支路中，固态开关K1的阳极与固态开关K2的阳极相连；在所述外桥中，外桥第一支路中的固态开关K1的阳极与外桥第二支路中的固态开关K2的阴极相连，连接点记为外桥第一连接点，所述第一连接点与快速机械开关K的一端、振荡支路的一端以及限压支路的一端相连；外桥第一支路中的固态开关K2的阳极与外桥第二支路中的固态开关K1的阴极相连，连接点记为外桥第二连接点，所述第二连接点与快速机械开关K的另一端、振荡支路的另一端以及限压支路的另一端相连。