CN105896492B - 一种混合式直流断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合式直流断路器，涉及电力电子技术领域，解决了现有混合式直流断路器运行过程中出现的动态均压困难的技术问题。该混合式直流断路器包括直流电抗器和并联连接在所述直流电抗器上的主支路、转移支路以及吸收支路；其中，所述主支路包括串联连接的高速机械开关和负载电流转移电路，所述高速机械开关与所述直流电抗器连接，所述负载电流转移电路包括级联的n1个桥式子电路；所述转移支路包括级联的n2个桥式子电路，其中，n2>n1。本发明可应用于直流输电的直流线路故障清除。

Description

一种混合式直流断路器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种混合式直流断路器。
背景技术
直流断路器是直流输电领域中清除直流线路故障的重要设备，混合式直流断路器是直流断路器的一个重要发展方向，其中，混合式直流断路器的负载电流转移电路和故障电流切断电路是混合式直流断路器研制中的重点。
目前，负载电流转移电路和故障电流切断电路均由不同数量的绝缘栅双极型晶体管串联而成，由于各绝缘栅双极型晶体管的开关的触发能力不同，因此，在串联的绝缘栅双极型晶体管开关时，会导致动态均压现象的出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合式直流断路器，用于避免混合式直流断路器运行过程中出现的动态均压现象。
为达到上述目的，本发明提供一种混合式直流断路器，采用如下技术方案：
该混合式直流断路器包括直流电抗器和并联连接在所述直流电抗器上的主支路、转移支路以及吸收支路；
其中，所述主支路包括串联连接的高速机械开关和负载电流转移电路，所述高速机械开关与所述直流电抗器连接，所述负载电流转移电路包括级联的n1个桥式子电路，n1≥1；
所述转移支路包括级联的n2个桥式子电路，其中，n2>n1。
与现有技术相比，本发明提供的混合式直流断路器具有以下有益效果：
在本发明提供的混合式直流断路器中，采用了多个级联的桥式子电路来替换现有技术中的多个串联的绝缘栅双极型晶体管，以构成负载电流转移电路和转移支路，因此，在上述混合式直流断路器运行过程中，不会因为多个串联的绝缘栅双极型晶体管的开关的触发能力不同，而导致动态均压现象的出现，有效避免了混合式直流断路器运行过程中出现动态均压现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中混合式直流断路器结构示意图；
图2为本发明实施例中第一种桥式子电路结构示意图；
图3为本发明实施例中第二种桥式子电路结构示意图。
附图标记说明：
1—直流电抗器， 2—主支路， K—高速机械开关，
21—负载电流转移电路， 3—转移支路， 4—吸收支路，
5—桥式子电路， S1—第一开关管， D1—第一二极管，
S2—第二开关管， D2—第二二极管， D3—第三二极管，
D4—第四二极管， C—直流电容器，
P1—输出端， P2—输入端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供一种混合式直流断路器，如图1所示，该混合式直流断路器包括：直流电抗器1和并联连接在直流电抗器1上的主支路2、转移支路3以及吸收支路4；其中，主支路2包括串联连接的高速机械开关K和负载电流转移电路21，高速机械开关K与直流电抗器1连接，负载电流转移电路21包括级联的n1个桥式子电路5，n1≥1；转移支路3包括级联的n2个桥式子电路5，其中，n2>n1。
在使用上述混合式直流断路器过程中，当直流输电线路中没有故障时，电流通过直流电抗器1和主支路2流出，当直流输电线路中出现故障时，首先关断主支路2中的所有开关管(转移支路的所有开关管闭合)，电流由主支路2转移至转移支路3(即故障电流切断电路)，然后关断转移支路3中的所有开关管，电流由转移支路3转移至吸收支路4，最终电流在吸收支路4逐渐衰减至0，从而达到直流故障清除的目标。
在本发明实施例提供的混合式直流断路器中，由于采用了多个级联的桥式子电路5来替换现有技术中的多个串联的绝缘栅双极型晶体管，以构成负载电流转移电路21和转移支路3，因此，在上述混合式直流断路器运行过程中，不会因为多个串联的绝缘栅双极型晶体管的开关的触发能力不同，而导致动态均压现象的出现，有效避免了混合式直流断路器运行过程中出现动态均压现象。
需要补充的是，上述桥式子电路5的具体结构有多种，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，本发明实施例不进行限定。具体他，本发明实施例详细给出以下两种桥式子电路的结构：
一、如图2所示，桥式子电路5包括：第一开关管S1、第一二极管D1、第二开关管S2、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4以及直流电容器C。
其中，第一开关管S1与第一二极管D1反并联连接，第二开关管S2与第二二极管D2反并联连接，需要说明的是，如无特殊说明，本发明实施例中的开关管与二极管的反并联连接均指的是，开关管的阴极与二极管的阳极连接，开关管的阳极与二极管的阴极连接。
第一二极管D1的阳极与第三二极管D3的阴极相连，第一二极管D1的阳极与第三二极管D3的阴极相连的连接点为桥式子电路5的输出端P1；第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阴极相连，第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阴极相连的连接点为桥式子电路5的输入端P2。
第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极均与直流电容器C的正极相连，第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极均与直流电容器C的负极相连。
二、如图3所示，桥式子电路5包括：第一开关管S1、第一二极管D1、第二开关管S2、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4以及直流电容器C，其中，第一开关管S1与第一二极管D1反并联连接，第二开关管S2与第二二极管D2反并联连接。
第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极相连，第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极相连的连接点为桥式子电路5的输出端P1；第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极相连，第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极相连的连接点为桥式子电路5的输入端P2。
第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极均与直流电容器C的正极相连，第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极均与直流电容器C的负极相连。
示例性地，上述两种桥式子电路中的第一开关管S1和第二开关管S2可以为绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极关断晶闸管，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，本发明实施例不进行限定。
需要说明的是，负载电流转移电路21和转移支路3包括的多个桥式子电路5，可以均为第一种桥式子电路5，可以均为第二种桥式子电路5，也可以为第一种桥式子电路与第二种桥式子电路的混合，本领域技术人员可根据实际情况选择，本发明实施例不进行限定。
本发明的发明人发现，使用上述两种桥式子电路5构成负载电流转移电路21和转移支路3时，如图2、图3所示，由于每个桥式子电路5中的开关管(绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极关断晶闸管)并不是串联连接的，避免了使用多个串联的绝缘栅双极型晶体管所导致的混合式直流断路器运行过程中出现动态均压现象，而且，每个桥式子电路5中只需要两个开关管，与全桥式子电路相比，大大减少了使用的开关管的数量，从而降低了混合式直流断路器的生产成本。
示例性地，上述吸收支路4为避雷器，当直流输电线路中出现故障时，用来保护设备不受高电压的影响。避雷器的种类有多种，由于无间隙氧化锌避雷器保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定，因此，本发明实施例中，优选无间隙氧化锌避雷器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种混合式直流断路器，其特征在于，包括直流电抗器和并联连接在所述直流电抗器上的主支路、转移支路以及吸收支路；
其中，所述主支路包括串联连接的高速机械开关和负载电流转移电路，所述高速机械开关与所述直流电抗器连接，所述负载电流转移电路包括级联的n1个桥式子电路，n1≥1；
所述转移支路包括级联的n2个桥式子电路，其中，n2>n1；
其中，所述桥式子电路包括：第一开关管、第一二极管、第二开关管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及直流电容器，其中，所述第一开关管与所述第一二极管反并联连接，所述第二开关管与所述第二二极管反并联连接；
所述第一二极管的阳极与所述第三二极管的阴极相连，所述第一二极管的阳极与所述第三二极管的阴极相连的连接点为所述桥式子电路的输出端；
所述第二二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连，所述第二二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连的连接点为所述桥式子电路的输入端；
所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极均与所述直流电容器的正极相连，所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阳极均与所述直流电容器的负极相连；
或者，
所述桥式子电路包括：第一开关管、第一二极管、第二开关管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及直流电容器，其中，所述第一开关管与所述第一二极管反并联连接，所述第二开关管与所述第二二极管反并联连接；
所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极相连，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极相连的连接点为所述桥式子电路的输出端；
所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连的连接点为所述桥式子电路的输入端；
所述第一二极管的阴极和所述第三二极管的阴极均与所述直流电容器的正极相连，所述第二二极管的阳极和所述第四二极管的阳极均与所述直流电容器的负极相连；
其中，所述吸收支路为避雷器。
2.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述第一开关管为绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极关断晶闸管。
3.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述第二开关管为绝缘栅双极型晶体管、集成门极换流晶闸管或门极关断晶闸管。
4.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述负载电流转移电路中桥式子电路的种类为一种或两种；所述转移支路中桥式子电路的种类为一种或两种。
5.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述避雷器为无间隙氧化锌避雷器。
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