CN105305371B - 一种带耦合电抗器的高压直流断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带耦合电抗器的强制过零型高压直流断路器，该断路器包括机械开关、充电换流模块、换流电容和吸能限压模块。充电换流模块由耦合电抗器和与之二次侧串联的触发开关和预充电模块构成，预充电模块为并联的预充电电容和续流电路，续流电路由串联的电阻和二极管组成。电容充电模块与换流电容一起为故障电流提供换流缓冲支路。本发明提供的带耦合电抗器的强制过零型高压直流断路器，可以实现故障电流的双向开断，结构简单，控制方便；速度快，可靠性高。

Description

一种带耦合电抗器的高压直流断路器
技术领域
本发明属于高压直流断路器领域，更具体地，涉及一种带耦合电抗器的高压直流断路器。
背景技术
直流输电方式是历史上出现最早的输电方式，但由于未能解决电压变化等关键技术，所以很快被交流输电技术所取代。但近年来随着电力系统的发展和特殊输电技术的需要以及大功率电力电子技术的进步，高压直流输电以其独特的优势又得到了重视和应用发展。与交流输电相比，高压直流输电具有线路费用经济、两端系统无需稳定运行、功率调节简单易行等优点，特别适合于超高压、大容量、远距离输电。
目前，世界上投入运行的HVDC工程有90多个，总容量超过70000MW。但世界上运行的高压直流输电系统均为无分支的双端网络，原因在于没有可供使用的高压直流断路器。这一缺陷不仅限制了高压直流输电优越性的发挥，也制约着多端直流电网的建立和发展。
当发生短路故障时，直流系统的低阻抗导致短路电流迅速上升，因此必须保证直流断路器在尽可能短的时间内可靠地切除短路故障。同时，由于直流断路器在开断电流期间需要承受较高的暂态恢复电压，必须保证主开关支路满足较高的耐压要求。
目前直流断路器主要分为三种类型：机械式直流断路器、全固态式直流断路器、结合机械开关和固态开关的混合式直流断路器。但是适用于高压领域的直流断路器目前只有两种方案：第一，强制过零型机械直流断路器，通过预充电电容与电感产生的反向高频振荡电流与机械开关中直流故障电流叠加以产生“人工电流零点”，从而熄灭电弧，开断直流电流；第二，主要由ABB等公司提出的使用机械隔离断口与固态开关的混合型直流断路器。对于第一种方案，反向过零回路结构复杂，如果需要双向开断以及重合闸等功能则投入过高，体积大，控制复杂程度显著提高。混合式高压直流断路器，采用IGBT和避雷器并联组成另一条旁路，需要串并联的IGBT数量太多，结构、控制，可靠性差，价格昂贵且体积庞大。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是提供一种带耦合电抗器的高压直流断路器，在满足直流系统对高压直流断路器本身动作迅速、开断大电流和承受高电压的基础上，解决现有高压直流断路器无法进行双向开断的问题，在开断高电压大电流时，降低触发模块数量，使断路器成本显著降低，同时降低对充电电源的要求。
本发明提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的断路器模块，与n个断路器模块并联连接的吸能限压模块和与n个断路器模块中模块并联的触发模块；所述断路器模块包括机械开关和与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述充电换流模块使其导通；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括吸能限压模块，n个串联连接的机械开关，与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路和触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述充电换流模块使其导通；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的断路器模块，与每个断路器模块并联连接的吸能限压模块和与n个断路器模块中模块并联的触发模块；所述断路器模块包括机械开关和与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述充电换流模块使其导通；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的机械开关及与之并联的吸能限压模块，与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路和触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述充电换流模块使其导通；n为大于等于1的正整数。
更进一步地，所述充电换流模块包括耦合电抗器，与所述耦合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容串联连接；所述耦合电抗器一次侧的另一端用于与所述触发模块并联连接。
更进一步地，续流电路包括依次串联连接的电阻R1和二极管D1。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块、与n个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；每个断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块分别与n个断路器模块中的所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块分别与n个断路器模块中的所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括吸能限压模块、n个串联连接的机械开关、与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块与所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块与所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块、与每个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；每个断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块分别与n个断路器模块中的所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块分别与n个断路器模块中的所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的机械开关及与之并联的吸能限压模块、与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块与所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块与所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的断路器模块、与n个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；所述断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块和换流电容以及与所述正向充电换流模块并联连接的反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括吸能限压模块、n个机械开关、与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括串联连接的正向充电换流模块和换流电容以及与所述正向充电换流模块并联连接的反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联连接的断路器模块、与每个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；所述断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块和换流电容以及与所述正向充电换流模块并联连接的反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个机械开关及与之并联的吸能限压模块、与n个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括串联连接的正向充电换流模块和换流电容以及与所述正向充电换流模块并联连接的反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
更进一步地，所述正向充电换流模块包括耦合电抗器，耦合电容C2和与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；所述耦合电抗器的二次侧用于与所述换流电容串联连接；所述耦合电抗器的一次侧的一端通过所述耦合电容C2接地，所述耦合电抗器的一次侧的另一端用于并联所述正向触发模块；所述续流电路包括依次串联连接的二极管和电阻；所述二极管的正极与所述耦合电容C2连接，所述二极管的负极与所述电阻R1串联。
更进一步地，所述反向充电换流模块包括耦合电抗器，耦合电容C2和与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；所述耦合电抗器的二次侧用于与所述换流电容串联连接；所述耦合电抗器的一次侧的一端通过所述耦合电容C2接地，所述耦合电抗器的一次侧的另一端用于并联连接所述反向触发模块；所述续流电路包括依次串联连接的二极管和电阻；所述二极管的负极与所述耦合电容C2连接，所述二极管的正极与所述电阻R1串联。
本发明提供的一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括n个串联的断路器模块、与之并联的吸能限压模块和触发开关；n为不小于1的整数；所述断路器模块包括并联连接的机械开关、换流支路；所述换流支路包括串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块包括二次侧与所述换流支路连接的耦合电抗器、与所述耦合电抗器一次侧串联的耦合电容、与所述耦合电容并联的续流电路；所述充电换流模块用于在正向故障时提供反向电流在断路器支路上叠加形成电流零点；在反向故障时为所述换流电容充电并和换流电容一起产生反向高频振荡电流为机械开关提供电流零点；所述触发开关用于检测故障后触发充电换流模块导通。
为保证高压直流断路器更好的模块化，本发明提供了第二种带耦合电抗器高压直流断路器连接形式，包括n个串联的断路器模块、与之并联的吸能限压模块和触发开关；n为不小于1的整数；所述断路器模块包括并联连接的机械开关和换流支路；所述换流支路包括串联连接的正向充电换流模块、反向充电换流模块和换流电容；所述正向充电换流模块包括二次侧与所述换流支路连接的耦合电抗器、与所述耦合电抗器一次侧串联的耦合电容、与所述耦合电容并联的续流电路；所述反向充电换流模块包括二次侧与换流支路相连的耦合电抗器，与所述耦合电抗器串联的正向预充电的耦合电容、与所述耦合电容并联的续流电路；所述续流电路包括串联的二极管和电阻；所述正向充电换流模块用于正向电流故障时通过所述耦合电抗器在所述换流支路产生反向电流使断路器过零开断；所述反向充电换流模块用于反向电流故障时通过所述耦合电抗器在所述换流支路产生反向电流使断路器过零开断；所述触发开关用于检测故障后触发充电换流模块导通。
为保证高压直流断路器更好的模块化，本发明提供了第三种带耦合电抗器的高压直流断路器连接形式，包括n个串联的断路器模块、与之并联的吸能限压模块和触发开关；n为不小于1的整数；所述断路器模块包括并联连接的机械开关和换流支路；所述换流支路包括串联连接的双向充电换流模块和换流电容；所述双向充电换流模块包括并联连接的正向充电换流模块和反向充电换流模块；所述正向充电换流模块包括二次侧与所述换流支路连接的正向耦合电抗器、与所述正向耦合电抗器一次侧串联的耦合电容、与所述耦合电容并联的续流电路；所述反向充电换流模块包括二次侧与换流支路相连的反向耦合电抗器，与所述反向耦合电抗器串联的触发开关和正向预充电的耦合电容、与所述耦合电容并联的续流电路；所述续流电路包括串联的二极管和电阻；所述正向充电换流模块用于正向电流故障时产生反向电流使断路器模块的电流过零开断；所述反向充电换流模块用于反向电流故障时通过所述耦合电抗器在所述换流支路产生反向电流使断路器过零开断；所述触发开关用于检测故障后触发充电换流模块导通。
其中，系统出现短路故障时的工作原理如下：
当检测到故障时，线路电流上升，经过一定延时，所述机械开关分闸，当分闸至有效开距时，所述触发开关导通，使所述耦合电容开始放电，当为正向故障，所述耦合电容通过耦合电抗器在所述换流支路产生一个反向电流，使断路器模块电流过零开断；当为反向故障，所述耦合电容通过所述耦合电抗器对所述换流电容进行充电，所述换流电容与所述耦合电抗器二次侧产生高频振荡，使所述机械开关两端电压过零，所述机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入所述换流支路，所述机械开关端断口电压不断上升，当电压达到所述吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
本发明通过多组模块的串联，能灵活满足不同电压等级的要求。本发明提供的一种带耦合电抗器的高压直流断路器，在满足直流系统对高压直流断路器本身动作迅速、开断大电流和承受高电压的基础上，通过耦合支路对换流电容充电，可以实现大电流的开断和电流的双向开断；换流支路采用缓冲电容代替大量串联的电力电子器件，器件单一且无需均压策略，解决了可靠性差的问题；同时当线路电压等级升高，需要多个充电换流模块时，由于充电换流模块的拓扑特性，多个充电换流模块共用一个触发间隙，减少了多模块时触发间隙的数量，大大降低了断路器的成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图2为本发明第二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的的原理框图；
图3为本发明第三实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图4为本发明第四实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图5为本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的换流支路及触发开关拓扑结构示意图；
图6为本发明第五实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图7为本发明第六实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图8为本发明第七实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图9为本发明第八实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图10为本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的换流支路及触发开关拓扑结构示意图；
图11为本发明第九实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图12为本发明第十实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图13为本发明第十一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图14为本发明第十二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；
图15为本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器中的换流支路及触发开关拓扑结构示意图；
图16为本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器中的触发开关拓扑结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1示出了本发明第一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本发明第一实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器1、与每个断路器并联的吸能限压模块2和与充电换流模块并联的触发模块3；n为不小于1的整数；断路器模块1包括并联连接的机械开关11和换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的充电换流模块120和换流电容122；换流支路12中的充电换流模块120用于当故障发生后与换流电容122共同作用使断路器1熄弧开断；换流电容122用来和充电换流模块120中的耦合电抗器二次侧一同产生高频振荡电流使机械开关熄弧。触发模块3可以为触发开关，用于当故障发生时触发充电换流模块12导通。吸能限压模块2可以为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由单个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图2示出了本发明第二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本发明第一实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的机械开关11及与之并联的吸能限压模块2，与n个机械开关11并联连接的一个换流支路12，和触发模块3；n为不小于1的整数；其中换流支路12包括依次串联连接的充电换流模块120和换流电容122；换流支路12中的充电换流模块120用于当故障发生后与换流电容122共同作用使断路器11熄弧开断；换流电容122用来和充电换流模块121中的耦合电抗器二次侧一同产生高频振荡电流使机械开关熄弧。触发模块3与充电换流模块120的触发控制端连接，触发模块3可以为触发开关，用于当故障发生时触发充电换流模块12导通。吸能限压模块2可以为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图3示出了本发明第三实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本发明第三实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器1、n个与断路器并联的吸能限压模块2和与n个断路器充电换流模块并联的触发模块3；n为不小于1的整数；断路器模块1包括并联连接的机械开关11和换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的充电换流模块120和换流电容122；换流支路12中的充电换流模块120用于当故障发生后与换流电容122共同作用使断路器11熄弧开断；换流电容122用来和充电换流模块120中的耦合电抗器二次侧一同产生高频振荡电流使机械开关熄弧。触发模块3可以为触发开关，用于当故障发生时触发充电换流模块12导通。吸能限压模块2可以为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第三实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由单个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图4示出了本发明第四实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本发明第四实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的机械开关11，与每个机械开关并联的吸能限压模块2，与n个机械开关11并联连接的一个换流支路12，和触发模块3；n为不小于1的整数；其中换流支路12包括依次串联连接的充电换流模块120和换流电容122；换流支路12中的充电换流模块120用于当故障发生后与换流电容122共同作用使断路器11熄弧开断；换流电容122用来和充电换流模块121中的耦合电抗器二次侧一同产生高频振荡电流使机械开关熄弧。触发模块3与充电换流模块120并联连接，触发模块3可以为触发开关，用于当故障发生时触发充电换流模块12导通。吸能限压模块2可以为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第四实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图5示出了本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的换流支路及触发开关拓扑结构，为了便于说明，仅示出了与本发明第一实施例相关的部分，详述如下：
充电换流模块120与换流电容122串联；充电换流模块120包括二次侧与换流电容串联的耦合电抗器、与耦合电抗器一次侧串联的耦合电容C2、与耦合电容C2并联的续流电路；续流电路为串联的电阻R1和二极管D1，用于限制耦合电容两端的电压方向，防止耦合电容反向充电；触发模块3与耦合电抗器一次侧串联。
当故障发生时，线路电流上升，经过一定延时，机械开关分闸，当分闸至有效开距时，触发开关导通，耦合电容开始放电，若为正向故障，耦合电容通过耦合电抗器在换流支路中产生反向电流，此反向电流叠加在机械开关上使开关关断；若为反向故障，耦合电容通过耦合电抗器对换流电容进行充电，换流电容与耦合电抗器二次侧产生高频振荡，使机械开关两端电压过零，机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入换流支路，机械开关端断口电压不断上升，当电压达到吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
图6示出了本发明第五实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块1、与每个断路器模块1并联的1个吸能限压模块2、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；其中，每个断路器模块1包括机械开关11以及与机械开关11并联连接的换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121、换流电容122和反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31分别与n个断路器模块1中的正向充电换流模块121并联连接；正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块121；反向触发模块32分别与n个断路器模块1中的反向充电换流模块123并联连接；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第五实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个同向充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由两个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图7为本发明第六实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括：n个串联连接的机械开关11及与之并联的吸能限压模块2、与n个机械开关11中任意一个机械开关并联的换流支路12、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；其中，换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121、换流电容122和反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31分别与正向充电换流模块121并联连接；正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块121；反向触发模块32分别与反向充电换流模块123并联连接；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第六实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图8示出了本发明第七实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块1，与每个断路器模块1并联的吸能限压模块2，正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；其中，每个断路器模块1包括机械开关11以及与机械开关11并联连接的换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121、换流电容122和反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31分别与n个断路器模块1中的正向充电换流模块121并联连接；正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块121；反向触发模块32分别与n个断路器模块1中的反向充电换流模块123的触发控制端连并联接；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第七实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个同向充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由两个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图9为本发明第八实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括：n个串联连接的机械开关11及n个与之并联的吸能限压模块、与n个机械开关11并联的换流支路12、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；其中，换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121、换流电容122和反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31分别与正向充电换流模块121的触发控制端并联连接；正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块121；反向触发模块32分别与反向充电换流模块123并联连接；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第八实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图10示出了本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的换流支路及触发开关拓扑结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
正向充电换流模块121、换流电容122和反向充电换流模块123串联；正向充电换流模块121包括二次侧与换流电容122串联的耦合电抗器、与耦合电抗器二次侧串联的触发开关和反向预充电的耦合电容、与耦合电容并联的续流电路，正向触发模块31与正向充电换流模块121的耦合电抗器一次侧并联；反向充电换流模块123包括二次侧与换流电容串联的耦合电抗器、与耦合电抗器二次侧串联的触发开关和正向预充电的耦合电容、与耦合电容并联的续流电路，反向触发模块32与反向充电模块的耦合电抗器一次侧并联；续流电路为串联的电阻和二极管，用于限制耦合电容两端的电压方向。
当正向故障发生时，线路电流上升，经过一定延时，机械开关分闸，当分闸至有效开距时，正向触发开关导通，正向充电换流模块中耦合电容开始放电，通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流，此反向电流叠加在机械开关支路上使机械开关两端电压过零，机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入换流支路，机械开关端断口电压不断上升，当电压达到吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
当反向故障发生时，线路电流上升，经过一定延时，机械开关分闸，当分闸至有效开距时，反向触发开关导通，反向充电换流模块中的耦合电容开始放电，通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流，此反向电流叠加在机械开关支路上使机械开关两端电压过零，机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入换流支路，机械开关端断口电压不断上升，当电压达到吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
图11示出了本发明第九实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块1、与所有断路器模块1并联连接的吸能限压模块2、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；断路器模块1包括机械开关11以及与机械开关11并联连接的换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121和换流电容122以及与正向充电换流模块121并联连接的反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第九实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个同向充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由两个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图12为本发明第十实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个机械开关11及与之并联的吸能限压模块2、与n个机械开关并联连接的换流支路12、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；换流支路12包括串联连接的正向充电换流模块121和换流电容122以及与正向充电换流模块121并联连接的反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第十实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图13示出了本发明第十一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个串联连接的断路器模块1、与每个断路器模块1并联连接的吸能限压模块2、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；断路器模块1包括机械开关11以及与机械开关11并联连接的换流支路12；换流支路12包括依次串联连接的正向充电换流模块121和换流电容122以及与正向充电换流模块121并联连接的反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关11的限压保护。
本发明第十一实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器通过多模块连接可以开断更大的电流。同时，通过耦合电抗器实现多个同向充电换流模块一次侧共用一个触发开关，由两个触发开关同时触发多个充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数，节约了成本，也使控制更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图14为本发明第十二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器的原理框图；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
带耦合电抗器的混合高压直流断路器包括n个机械开关11及与之并联的吸能限压模块2、与n个机械开关并联连接的换流支路12、正向触发模块31和反向触发模块32；n为不小于1的整数；换流支路12包括串联连接的正向充电换流模块121和换流电容122以及与正向充电换流模块121并联连接的反向充电换流模块123；正向充电换流模块121用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块123用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断。正向触发模块31用于正向故障时导通正向充电换流模块；反向触发模块32用于反向故障时导通反向充电换流模块。吸能限压模块2为氧化锌避雷器，用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对机械开关11的限压保护。
本发明第十二实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多个机械开关共用一个换流支路，在电压不是很高的情况下用此方式可以降低换流支路的数量，使电路结构更为简单。此外，充电换流模块的应用为断路器提供了双向开断的功能。
图15示出了本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器中的换流支路及触发开关拓扑结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
正向充电换流模块121与反向充电换流模块123并联后再与换流电容122串联；正向充电换流模块包括二次侧与换流电容串联的耦合电抗器、与耦合电抗器二次侧串联的触发开关和反向预充电的耦合电容、与耦合电容并联的续流电路，正向触发模块31与正向充电换流模块的耦合电抗器一次侧并联；反向充电换流模块包括二次侧与换流电容串联的耦合电抗器、与耦合电抗器二次侧串联的触发开关和正向预充电的耦合电容、与耦合电容并联的续流电路，反向触发模块32与反向充电模块的耦合电抗器一次侧并联；续流电路为串联的电阻和二极管，用于限制耦合电容两端的电压方向。
当正向故障发生时，线路电流上升，经过一定延时，机械开关分闸，当分闸至有效开距时，正向触发开关导通，正向充电换流模块中的耦合电容开始放电，通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流，此反向电流叠加在机械开关支路上使机械开关两端电压过零，机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入换流支路，机械开关端断口电压不断上升，当电压达到吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
当反向故障发生时，线路电流上升，经过一定延时，机械开关分闸，当分闸至有效开距时，反向触发开关导通，反向充电换流模块中的耦合电容开始放电，通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流，此反向电流叠加在机械开关支路上使机械开关两端电压过零，机械开关熄弧实现开断。随着电流不断注入换流支路，机械开关端断口电压不断上升，当电压达到吸能限压模块动作电压时，电流转移至吸能限压支路，消耗掉系统中储存的能量。实现故障的完全开断。
图16示出了本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器中的换流支路及触发开关拓扑结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
本发明实施例提供的带耦合电抗器的混合高压直流断路器多模块连接时的充电换流模块一次侧及触发开关拓扑。当断路器为多个机械开关模块级联时，同向充电换流模块一次侧并联连接，再与触发开关串联。由一个触发开关同时出发多个同向充电换流模块，大大减少了多模块断路器中触发开关的个数。
这种直流断路器拓扑通过耦合电抗器隔离充电回路，减少了触发开关的个数，大大降低了成本，同时使其控制更为方便，电路结构更加简单；，此外此断路器充电换流模块提供了故障双向开断的功能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)，与n个断路器模块(1)并联连接的一个吸能限压模块(2)以及触发模块(3)；
所述断路器模块(1)包括机械开关(11)和与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的充电换流模块(120)和换流电容(122)；所述充电换流模块(120)用于给所述换流电容(122)充电并产生高频反向电流使所述机械开关(11)实现开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述触发模块(3)与n个所述充电换流模块(120)并联连接，并用于控制n个所述充电换流模块(120)使其在故障后导通；n为大于等于1的正整数；
所述充电换流模块(120)包括耦合电抗器，与所述耦合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器一次侧与所述触发模块(3)并联连接。
2.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，与n个机械开关并联连接的一个吸能限压模块(2)，触发模块(3)以及与n个机械开关并联连接的一个换流支路(12)；
所述换流支路(12)包括依次串联连接的充电换流模块(120)和换流电容(122)；所述充电换流模块(120)用于给所述换流电容(122)充电并产生高频反向电流使所述机械开关(11)实现开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述触发模块(3)与所述充电换流模块(120)并联连接，并用于控制所述充电换流模块(120)使其在故障后导通；n为大于等于1的正整数；
所述充电换流模块(120)包括耦合电抗器，与所述耦合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器一次侧与所述触发模块(3)并联连接。
3.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)，n个分别与n个断路器模块(1)并联连接的吸能限压模块(2)以及触发模块(3)；
所述断路器模块(1)包括机械开关(11)和与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的充电换流模块(120)和换流电容(122)；所述充电换流模块(120)用于给所述换流电容(122)充电并产生高频反向电流使所述机械开关(11)实现开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述触发模块(3)与n个所述充电换流模块(120)并联连接，并用于控制n个所述充电换流模块(120)使其在故障后导通；n为大于等于1的正整数；
所述充电换流模块(120)包括耦合电抗器，与所述耦合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器一次侧与所述触发模块(3)并联连接。
4.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，n个分别与n个机械开关(11)并联连接的吸能限压模块(2)，触发模块(3)，以及与n个机械开关并联连接的换流支路(12)；
所述换流支路(12)包括依次串联连接的充电换流模块(120)和换流电容(122)；所述充电换流模块(120)用于给所述换流电容(122)充电并产生高频反向电流使所述机械开关(11)实现开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述触发模块(3)与所述充电换流模块(120)并联连接，并用于控制所述充电换流模块(120)使其在故障后导通；n为大于等于1的正整数；
所述充电换流模块(120)包括耦合电抗器，与所述耦合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器一次侧与所述触发模块(3)并联连接。
5.如权利要求1-4任一项所述的高压直流断路器，其特征在于，所述续流电路包括依次串联连接的电阻R1和二极管D1。
6.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)、与n个断路器模块(1)并联连接的一个吸能限压模块(2)、一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
每个断路器模块(1)包括机械开关(11)以及与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)、换流电容(122)和反向充电换流模块(123)；
所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)分别与n个断路器模块(1)中的所述正向充电换流模块(121)并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)分别与n个断路器模块(1)中的所述反向充电换流模块(123)并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
7.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，与n个机械开关(11)并联连接的一个吸能限压模块(2)，与n个机械开关(11)并联连接的一个换流支路(12)，一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)、换流电容(122)和反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)与所述正向充电换流模块(121)并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；
所述反向触发模块(32)与所述反向充电换流模块(123)并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
8.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)、n个分别与n个断路器模块(1)并联连接的吸能限压模块(2)、一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
每个断路器模块(1)包括机械开关(11)以及与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)、换流电容(122)和反向充电换流模块(123)；
所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)分别与n个断路器模块(1)中的所述正向充电换流模块(121)并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)分别与n个断路器模块(1)中的所述反向充电换流模块(123)并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
9.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，n个分别与n个机械开关(11)并联连接的吸能限压模块(2)，与n个机械开关(11)并联连接的一个换流支路(12)，一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)、换流电容(122)和反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)与所述正向充电换流模块(121)并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；
所述反向触发模块(32)与所述反向充电换流模块(123)并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块；n为大于等于1的正整数。
10.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)、与n个断路器模块(1)并联连接的一个吸能限压模块(2)、一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述断路器模块(1)包括机械开关(11)以及与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)和换流电容(122)以及与所述正向充电换流模块(121)并联连接的反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
11.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，与n个机械开关并联连接的一个吸能限压模块(2)，与n个机械开关并联连接的换流支路(12)，一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述换流支路(12)包括串联连接的正向充电换流模块(121)和换流电容(122)以及与所述正向充电换流模块(121)并联连接的反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
12.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的断路器模块(1)、n个分别与n个断路器模块(1)并联连接的吸能限压模块(2)、一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述断路器模块(1)包括机械开关(11)以及与所述机械开关(11)并联连接的换流支路(12)；所述换流支路(12)包括依次串联连接的正向充电换流模块(121)和换流电容(122)以及与所述正向充电换流模块(121)并联连接的反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
13.一种带耦合电抗器的高压直流断路器，其特征在于，包括n个串联连接的机械开关(11)，n个分别与n个机械开关并联连接的吸能限压模块(2)，与n个机械开关并联连接的换流支路(12)，一个正向触发模块(31)和一个反向触发模块(32)；
所述换流支路(12)包括串联连接的正向充电换流模块(121)和换流电容(122)以及与所述正向充电换流模块(121)并联连接的反向充电换流模块(123)；所述正向充电换流模块(121)用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块(123)用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；
所述吸能限压模块(2)用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关(11)的限压保护；
所述正向触发模块(31)用于正向故障时导通所述正向充电换流模块(121)；所述反向触发模块(32)用于反向故障时导通所述反向充电换流模块(123)；n为大于等于1的正整数。
14.如权利要求6-13任一项所述的高压直流断路器，其特征在于，所述正向充电换流模块(121)包括耦合电抗器，耦合电容C2和与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器的二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器的一次侧的一端通过所述耦合电容C2接地，所述耦合电抗器的一次侧的另一端用于连接所述正向触发模块(31)；
所述续流电路包括依次串联连接的二极管和电阻；所述二极管的正极与所述耦合电容C2连接，所述二极管的负极与所述电阻R1串联。
15.如权利要求6-13任一项所述的高压直流断路器，其特征在于，所述反向充电换流模块(123)包括耦合电抗器，耦合电容C2和与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；
所述耦合电抗器的二次侧用于与所述换流电容(122)串联连接；所述耦合电抗器的一次侧的一端通过所述耦合电容C2接地，所述耦合电抗器的一次侧的另一端用于连接所述反向触发模块(32)；
所述续流电路包括依次串联连接的二极管和电阻；所述二极管的负极与所述耦合电容C2连接，所述二极管的正极与所述电阻R1串联。
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