[发明专利]基于Cuk变换器拓扑的高压直流断路器及其切除故障的方法

摘要

基于Cuk变换器拓扑的高压直流断路器及其切除故障的方法，目的在于解决现有断路器设备成本高，响应速度慢，设备运行损耗高等问题，该高压直流断路器，包括断路器与控制系统，其中控制系统包括内环调节控制电流、外环调节控制电压，通过在双闭环调节增加辅助控制器来进行高压直流断路器的变压和保护控制，实现相比于传统高压断路器具有更多的功能、开断速度快、节约成本等优点，既能在高压直流输电系统正常运行时实现断路器的升降压功能，并且能够在升压态和降压态之间进行切换，可以实现灵活地应用于不同电压等级的电力线路中；同时，也能够实现在输电线路发生短路故障时对短路故障进行及时有效的切除。

主权项

一种基于Cuk变换器拓扑的新型单向变压型高压直流断路器，其特征在于，包括拓扑结构与控制系统，通过拓扑结构和控制系统的组合，实现了既能能升压、降压，又能切除故障的多功能变压型的断路器，其中：高压直流断路器拓扑结构包括：连接正输入端和负输入端之间的输入电容Ci，输入电容器的正输入端与电感L1连接，L1的输出端与IGBT开关模块组S1和中间电容器C的正端相连，电容器C的负端与电感L2的输入端和二极管正极相连，电感L2负端与输出电容器Co相连，IGBT开关模块组S1输出端、二极管的负极和输出电容器Co负端与负输入端、负输出端同时接地；控制系统包括依次连接的外环PI调节器、外环饱和环节、内环PI调节器、内环饱和环节、PWM发生器、以及高压直流断路器，电压传感器采集到高压直流断路器的输出端电压vo，输出端电压vo经过外环低通滤波器LPF后与输出电压参考值vo*进行比较然后输入到外环PI调节器，电流传感器采集到高压直流断路器中的电感电流iL，电感电流iL经过内环低通滤波器LPF后与外环饱和环节输出的内环电感电流参考值iL*进行比较，比较的结果输入内环PI调节器，在所述的内环饱和环节与PWM发生器之间还增加有一个辅助控制器；辅助控制器包括零值检测器和选择开关，其中零值检测器包括一个过零比较器和一个触发子系统，内环饱和环节的输出信号同时发送给过零比较器和触发子系统，其中过零比较器的输出信号作为触发子系统导通的条件，触发子系统的输出信号经过反向器输出至选择开关，选择开关的两个输入端分别与内环饱和环节的输出端和零值信号连接，输出端与PWM发生器连接。