[发明专利]一种高压混合式直流断路器

摘要

一种高压混合式直流断路器，由多个完全相同的断路器模块串联组成，每个断路器模块包括主电流电路，转移电流电路、过电压限制电路以及控制系统。其中，高速机械开关、转移电流电路以及过电压限制电路并联，转移电流电路由电路1-电路4组成。其中：转移电路支路14串联后与主电流电路并联；预充电电容和电路3串联后与电路4并联；电路2一端与主电流电路的左端相连，一端与预充电电容和电路3的连接点处相连。通过多个完全相同的混合式断路器模块的串联，能够提高应用电压等级，实现高电压系统的短路分断，并可通过控制部分断路器模块进行分闸动作实现高电压等级情况下的短路限流功能。

主权项

一种高压混合式直流断路器，所述高压混合式直流断路器由n个完全相同的断路器模块1‑断路器模块n串联组成，S1‑Sn+1为n+1个断路器模块系统接入端，其中所述断路器模块包括主电流电路，转移电流电路、过电压限制电路、控制系统，以及系统接入端Si、Si+1，其中l≤i≤n，且主电流电路、转移电流电路以及过电压限制电路并联，其特征在于： (1)所述主电流电路由高速机械开关和功率半导体器件A0串联组成，其中： 所述接入端Si连接所述高速机械开关的一端，以便实现所述接入端Si与所述主电流电路一端的连接； 所述高速机械开关的另一端与所述功率半导体器件A0的一端相连； 所述功率半导体器件A0的另一端则连接所述接入端Si+1，以便实现所述接入端Si+1与所述主电流电路的另一端的连接； (2)所述转移电流电路包括功率半导体器件A1组成的电路1，电感L_0和功率半导体器件A2串联组成的电路2，电感L_1和功率半导体器件A3串联组成的电路3，功率半导体器件A4组成的电路4以及一预先充有一定电压的预充电电容器C，并且所述电路1与所述电路4串联，所述电路2则与所述电路3串联，其中： (A)所述电路1和所述电路4串联组成转移电流电路支路14，且所述支路14与所述主电流电路并联，并且： 所述接入端Si连接所述功率半导体器件A1的一端，以便实现与 所述支路14的一端的连接； 所述功率半导体器件A1的另一端则与所述功率半导体器件A4的一端连接以便实现所述电路1和所述电路4的串联； 所述功率半导体器件A4的另一端则与所述接入端S2连接，以便实现所述支路14的另一端与所述接入端S2的连接，从而实现所述支路14与所述主电流电路的并联； (B)所述电路2和所述电路3串联组成转移电流电路支路23，且所述支路23与所述主电流电路并联，并且： 所述接入端Si连接所述电感L_0的一端，以便实现与所述支路23的一端的连接； 所述电感L_0的另一端则连接所述功率半导体器件A2的一端； 所述功率半导体器件A2的另一端则连接所述电感L_1的一端，以便实现所述电路2与所述电路3的串联； 所述电感L_1的另一端则与所述功率半导体器件A3的一端连接； 所述功率半导体器件A3的另一端则与所述接入端S2连接，以便实现所述支路23的另一端与所述接入端Si+1的连接，从而实现所述支路23与所述主电流电路的并联； (C)所述电路1和所述电路4之间的端点，与所述电路2和所述电路3之间的端点，这两个端点之间则连接所述预充电电容器C； (3)所述控制系统测量流经所述接入端Si或Si+1的电流、流经所述主电流电路的电流、流经所述转移电流电路中所述电路1的电 流、流经所述过电压限制电路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压和所述高速机械开关的开关位移，通过测量所述主电流电路的电流幅值和变化率以及所述转移电流电路中电路1的电流幅值和变化率控制所述高速机械开关和转移电流电路中的功率半导体器件A1至A4动作。