[发明专利]一种高压直流断路器及其实现方法

摘要

本发明涉及一种断路器及其实现方法，具体涉及一种高压直流断路器及其实现方法。该直流断路器基于二次电流转移原理，包括并联连接的主支路、电流转移支路和能量吸收支路，所述直流电路器串联连接于直流系统中，主支路包括串联连接的至少一个高速机械开关K和至少一个包含全控器件的电流转移模块；电流转移支路为由晶闸管阀、电感、电容组成的桥式电路；能量吸收支路由非线性电阻器构成，还提供了高压直流断路器的实现方法，本发明提供的断路器电路拓扑结构简单，控制简便，且使用的电力电子器件主要为半控器件晶闸管，技术成熟，易于实现，分断电流能力大，耐受电压等级高，扩展能力强，极大程度上降低了成本。

主权项

一种高压直流断路器的实现方法，其特征在于，所述高压直流断路器基于二次电流转移原理，包括并联的主支路、电流转移支路和能量吸收支路，所述直流断路器串联连接于直流系统中，其特征在于，所述主支路包括串联的至少一个高速机械开关K和至少一个包含全控器件的电流转移模块；所述电流转移支路为桥式电流转移支路；所述能量吸收支路由非线性电阻器构成；所述电流转移模块采用由四个IGBT模块和电容器C1组成的全桥结构；每个IGBT模块均由IGBT器件以及与其反并联的续流二极管组成；所述桥式电流转移支路包括并联的三组晶闸管阀串联支路和LC串联支路；第一组晶闸管阀串联支路由同向串联连接的晶闸管阀T1和晶闸管阀T2组成；第二组晶闸管阀串联支路由同向串联连接的晶闸管阀T5和晶闸管阀T6组成，第一组与第二组晶闸管阀支路所含晶闸管阀方向相反，中点相连；第一组与第二组晶闸管阀支路所连接中点与LC串联支路的一端相连；第三组晶闸管阀串联支路由反向串联连接的晶闸管阀T3和晶闸管阀T4组成，两组晶闸管阀中点与LC串联支路的另一端连接；所述LC串联支路由串联的电感L和电容C组成，电容C被预充电至设定值；所述非线性电阻器为避雷器；当电流转移模块采用由四个IGBT模块和电容器组成的全桥结构时，所述实现方法包括：一)当直流系统正常运行时，高速机械开关K闭合，电流转移模块中四个IGBT器件处于触发状态；稳态电流流经主支路中串联连接的高速机械开关K和电流转移模块，电流在电流转移模块两条并联连接的由IGBT和续流二极管串联组成的支路中均分；在直流系统正常运行期间，电流转移支路中的电容C进行被充电至设定值；二)直流系统发生单侧短路故障：①当直流系统在断路器右侧发生接地短路故障时，对电流转移支路中的晶闸管阀T1和T2施加长触发脉冲，再闭锁主支路电流转移模块中的四个IGBT器件；②主支路电流通过续流二极管D1、D2对电流转移模块中的电容C1进行充电，当电容C1两端电压高于触发晶闸管阀T1和T2所需的最低正向电压时，晶闸管阀T1和T2将正常开通，流经主支路电流开始向晶闸管阀T1和T2转移直至过零，随后分断高速机械开关K；③维持晶闸管阀T1和T2导通2ms，保证高速机械开关K产生足够耐受直流系统过电压的开距；触发电流转移支路中的晶闸管阀T3，预充电电容C经电感L向晶闸管阀T1反向注入电流，电流从晶闸管阀T1向晶闸管阀T3转移，晶闸管阀T1电流降为零时关断；④短路电流经晶闸管阀T3、电容C、电感L和晶闸管阀T2对电容C进行充电，直至电容C极性反转，当其幅值达到避雷器动作阈值时，避雷器动作，电流转移至避雷器中，直流系统能量将被其所消耗吸收，所述直流断路器完成分断。