CN109327016A - 一种直流极间分断装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流极间分断装置，包括转移支路、至少一个正极隔离支路以及至少一个负极隔离支路，其中转移支路由至少一个转移单元以及至少一个地电位电压耦合装置同方向串联连接构成；所述地电位电压耦合装置布置在所述转移支路中与地电位接近的位置，输出与转移支路极性相反的电压；本发明还公开了一种基于直流极间分断装置的控制方法，所述直流极间分断装置并联在中、高压直流线路的正、负极之间，当直流线路发生故障时，可以隔离故障，分断故障电流，同时当直流线路过压时，可以消耗过剩的能量，兼具直流断路器和直流斩波器的功能，装置性价比很高，且解决了高压取能的问题，易于实现。

Description

一种直流极间分断装置及控制方法

技术领域

本发明属于大功率电力电子变流技术领域，具体涉及一种直流极间分断装置及控制方法。

背景技术

在高压直流输电系统中，高压直流断路器以及直流斩波电路是至关重要的设备。高压直流输电系统由于电压等级高、线路阻抗小，一旦发生线路短路故障，将很快影响到直流输电网络和交流网络，必须迅速切除故障。直流斩波电路主要应用于孤岛供电的应用场景，如果发电端为与风电类似的惯性电源，当受电端发生故障时，由于功率无法送出，将在直流侧累积能量，造成直流输电线路的电压升高，对设备的安全运行造成危害，上述两种高压电力电子设备均在直流电网中起到关键的作用，由于电压等级高，传输容量大，其成本很高。

其中，直流断路器通常串联安装于线路的正极和负极，当发生故障时，通过一些换流方法，将故障电流转移到带有能量消耗能力的支路，对故障电流进行限制，在电流小到一定值时，再拉开高速开关，将故障隔离。直流断路器的实现难点在于快速实现故障电流的转移，同时由于直流断路器串联在线路中，其正常工作时，处于旁路状态，无法取能，现有技术的做法是在地面上通过外加的装置将能量送上断路器，技术实现难度很大，且传统直流断路器的电位与线路电位一致，对绝缘强度要求很高。

而直流斩波器是并联安装在线路的正极和负极，当直流电压过高时，通过电力电子器件的控制，投入耗能器件，将直流电压控制在安全范围。直流斩波器在正常运行时是承受直流线路电压的，因此，直流斩波器容易取能，但直流占波器中的电力电子器件需要频繁的开通关断，需要解决的问题是如何在工作时，保证各个子模块电压的均衡。

现有技术中两种设备由于安装位置不同，通常在直流输电线路中都需要配置，其成本接近换流站，而且两种设备的技术实现难度高，风险大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种直流极间分断装置以及使用上述装置的控制方法，装置并联在中、高压直流线路的正、负极，当直流线路发生故障时，可以隔离故障，分断故障电流，同时当直流线路过压时，可以消耗过剩的能量，兼具直流断路器和直流斩波器的功能，装置性价比很高，且解决了高压取能的问题。

为了达成上述目的，本发明采用的具体的方案如下：

一种直流极间分断装置，所述装置包括转移支路、至少一个正极隔离支路以及至少一个负极隔离支路，所述转移支路由至少一个转移单元以及至少一个地电位电压耦合装置同方向串联连接构成，所述串联连接的首端定义为转移支路的正极、所述串联连接的尾端定义为转移支路的负极；所述地电位电压耦合装置可以输出与转移支路极性相反的电压；所述正极隔离支路的一端与转移支路的正极连接，另一端连接直流线路的正极，所述负极隔离支路的一端与转移支路的负极连接，另一端连接直流线路的负极；所述转移单元由至少一个转移子模块串联连接构成；所述正极隔离支路与负极隔离支路均包括至少一个高速开关；所述转移子模块由功率半导体开关器件与电容构成。

其中，所述地电位电压耦合装置包括储能电容、固态开关以及原边线圈和副边线圈，储能电容与固态开关串联后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述固态开关由功率半导体开关器件串并联构成。

其中，所述地电位电压耦合装置包括储能电容、全桥电路以及原边线圈和副边线圈，储能电容与全桥电路连接后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述全桥电路由四组功率半导体开关器件构成。

其中，所述转移子模块包括第一、二功率半导体开关器件以及直流电容，其中，第一、二功率半导体开关器件同向串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：第一功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第二功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

连接方式2：第二功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第一功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

所述第二功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第二功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

其中，所述转移子模块包括第三、四、五、六功率半导体开关器件以及直流电容，所述第三、四功率半导体开关器件同向串联连接构成第一桥臂，第五、六功率半导体开关器件同向串联连接构成第二桥臂；第三、五功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第四、六功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；所述第一桥臂与第二桥臂的中点定义为转移子模块的正极与负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

其中，所述转移子模块包括至少一个第七功率半导体开关器件，所述第七功率半导体开关器件带有反并联二极管。

其中，所述转移子模块包括第八功率半导体开关器件、二极管以及直流电容；所述第八功率半导体开关器件带有反并联二极管，二极管与第八功率半导体开关器件串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：二极管的阴极与直流电容的正极连接、二极管的阳极与第八功率半导体开关器件的集电极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与直流电容的负极连接；

连接方式2：第八功率半导体开关器件的集电极与直流电容的正极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与二极管的阴极连接，二极管的阳极与直流电容的负极连接；

所述第八功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第八功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极。

其中，所述转移单元还并联一个非线性电阻。

其中，所述转移支路还串联至少一个耗能子模块，所述耗能子模块包括第九功率半导体开关器件与电阻，第九功率半导体开关器件与电阻并联连接，所述电阻为线性电阻或非线性电阻。

其中，所述地电位电压耦合装置布置在所述转移支路中与地电位接近的位置。

其中，所述正极隔离支路和负极隔离支路还并联一个非线性电阻。

其中，所述高速开关在拉开过程中产生电弧，使开关两端产生电压差。

其中，所述转移子模块还并联一个旁路开关，在转移子模块发生故障时，可将故障模块切除。

其中，所述耗能子模块还并联一个旁路开关，在转移子模块发生故障时，可将故障模块切除。

本发明还包括所述直流极间分断装置的控制方法：

当与装置连接的直流线路正常运行时，所述转移子模块中的第一、二功率半导体开关器件处于关断状态，所述耗能子模块中第九功率半导体开关器件开通；

(1)当直流线路发生短路故障时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：分开与发生故障直流线路连接的正极、负极隔离支路中的高速开关；

步骤2：开通转移子模块的第二功率半导体开关器件；

步骤3：地电位电压耦合装置输出负向电压，将故障电流转移到转移支路；

步骤4：等待正极、负极隔离支路中的高速开关零电流条件下完全拉开；

步骤5：选取一定数量的转移单元，关断被选中的转移单元中的功率半导体开关器件，将转移单元中的非线性电阻投入，限制故障电流；或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件，将电阻串入转移支路，限制故障电流。

(2)当直流线路过压时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取一定数量的转移单元，开通被选中转移单元中转移子模块的第二、功率半导体开关器件；

步骤2：使其他未开通的转移单元的非线性电阻端电压升高；达到非线性电阻的动作门槛后，开始吸收直流线路上的能量，限制直流线路过压；

步骤3：或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件；将耗能子模块的电阻投入，吸收直流线路上的能量，进一步限制直流线路过压。

本发明的有益效果：

1、本发明提出的直流极间分断装置并联在中、高压直流线路的正、负极之间，当所连接的直流线路发生故障时，利用高速开关拉开时产生的电弧电压，以及地电位电压耦合装置输出的负电压，将故障电流迅速转移到转移支路，实现了故障电流的快速转移，待电流转移完成后，高速开关零电流拉开，完全隔离故障，再利用转移支路将短路电流能量消耗掉，实现了高压直流断路器的功能。

2、本发明还兼具直流斩波器的功能，通过转移支路中耗能子模块与转移子模块投入退出的控制，实现了对直流电压的连续控制，由于转移子模块带有电容，转移单元并联了非线性电阻，避免了分断时电压不均的情况。本发明的转移支路使装置兼具高压直流断路器和直流斩波器的功能，性价比很高。

3、本发明的转移支路易于取能，原因在于在装置正常运行时，转移支路两端承受直流线路电压，均分到每个子模块电压，因此，每个子模块均可以通过直流电容实现自取能，与现有技术中高压直流断路器取能的方式相比，实现的技术难度大大降低。

4、本发明实现故障电流转移依靠地电位电压耦合装置提供反向电压，将故障电流“吸入”转移支路，地电位电压耦合装置应用在高压直流断路器中位于高电位，同样存在难取能的问题，本发明的地电位电压耦合装置可布置在转移支路的地电位附近，高压直流输电线路为正负对称电压，由于转移支路的转移子模块可将电压均分，因此，地电位电压耦合装置只要布置在转移支路的中间位置即可与地电位接近，该方式与现有技术相比地电位电压耦合装置实现的难度大大降低。

5、本发明装置还可应用于多端直流输电系统，现有技术的高压直流断路器由于是串联的接入方式，需要在每个直流分支支路安装直流断路器，而本发明技术方案中成本较高的转移支路是并联接入方式，正极隔离支路以及负极隔离支路串入每个直流分支支路，隔离支路仅包括高速开关，成本很低，当支路发生故障时，无论哪个支路发生故障，均可以通过转移支路的地电位电压耦合装置产生负压，将故障电流转移到转移支路，总体成本与现有技术相比大大降低。

6、本发明转移支路中的转移子模块以及耗能子模块均采用模块化的方式，易于生产制造。转移子模块和耗能子模块均并联旁路开关，在模块故障情况下，可以迅速将故障模块旁路，在子模块配置数量上可留有一定裕量，极大的提高了装置的运行可靠性。

附图说明

图1为本发明直流极间分断装置的拓扑结构图。

图2为本发明地电位电压耦合装置的第一实施例。

图3为本发明地电位电压耦合装置的第二实施例。

图4为本发明的转移子模块的第一实施例，a和b为两种连接方式。

图5为本发明的转移子模块的第二实施例。

图6为本发明的转移子模块的第三实施例。

图7为本发明的转移子模块的第四实施例，a和b为两种连接方式。

图8为本发明的耗能子模块的第一实施例。

图9为本发明的耗能子模块的第二实施例。

图10为本发明的一种转移子模块的充电模式示意图。

图11为本发明的一种转移子模块的旁路模式示意图。

图12为本发明等效原理图在正常工作下的示意图。

图13为本发明等效原理图在短路故障情况下的短路状态图。

图14为本发明等效原理图在短路故障情况下的故障电流转移过程图。

图15为本发明等效原理图在短路故障情况下的故障电流转移完成状态图。

图16为本发明等效原理图在短路故障情况下的限流启动状态图。

图17为本发明等效原理图在短路故障情况下的故障电流完成清除后状态图。

图18为本发明转移支路第一限流方式。

图19为本发明转移支路第二限流方式。

图20为本发明转移支路第三限流方式。

图21为本发明应用在多端直流输电系统的实施例。

图22为本发明应用在双极直流输电系统的实施例。

图中标号名称：1、转移支路；2、转移单元；3、地电位电压耦合装置；4、转移子模块；5、耗能子模块；6、非线性电阻；7、正极隔离支路；8、负极隔离支路；9、高速开关；10、储能电容；11、固态开关；12、副边线圈；13、原边线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明直流极间分断装置包括转移支路1、至少一个正极隔离支路7以及至少一个负极隔离支路8，所述转移支路由至少一个转移单元2以及至少一个地电位电压耦合装置3同方向串联连接构成，所述串联连接的首端定义为转移支路的正极、所述串联连接的尾端定义为转移支路的负极；所述地电位电压耦合装置可以输出与转移支路极性相反的电压；所述正极隔离支路的一端与转移支路的正极连接，另一端连接直流线路的正极，所述负极隔离支路的一端与转移支路的负极连接，另一端连接直流线路的负极；所述转移单元由至少一个转移子模块4串联连接构成，所述转移子模块由功率半导体开关器件与电容构成；所述正极隔离支路与负极隔离支路均包括至少一个高速开关9。

其中，所述地电位电压耦合装置第一实施例如图2所示，包括储能电容10、固态开关11以及副边线圈12和原边线圈13，储能电容与固态开关串联后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述固态开关由功率半导体开关器件串并联构成。储能电容先充好电，待地电位电压耦合装置接受到耦合负压的指令时，快速闭合固态开关，固态开关为功率半导体开关器件构成，在本实施例中由IGBT和反并联二极管构成，可在us级时间内实现快速闭合。

其中，所述地电位电压耦合装置第二实施例如图3所示，所述地电位电压耦合装置包括储能电容、全桥电路以及原边线圈和副边线圈，储能电容与全桥电路连接后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述全桥电路由四组功率半导体开关器件构成。在本实施例中为由四组IGBT和反并联二极管构成，储能电容先充好电，待地电位电压耦合装置接受到耦合负压的指令时，通过控制全桥电路中IGBT的开通关断，调节输出电压幅值以及方向。

如图4所示，所述转移子模块可以为半桥电路结构，包括第一、二功率半导体开关器件以及直流电容，其中，第一、二功率半导体开关器件同向串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：第一功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第二功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

连接方式2：第二功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第一功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

所述第二功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第二功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

如图5所示，所述转移子模块可以为全桥电路结构，所述转移子模块包括第三、四、五、六功率半导体开关器件以及直流电容，所述第三、四功率半导体开关器件同向串联连接构成第一桥臂，第五、六功率半导体开关器件同向串联连接构成第二桥臂；第三、五功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第四、六功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；所述第一桥臂与第二桥臂的中点定义为转移子模块的正极与负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

如图6所示，所述转移子模块包括至少一个第七功率半导体开关器件，所述第七功率半导体开关器件带有反并联二极管。

如图7所示，所述转移子模块包括第八功率半导体开关器件、二极管以及直流电容；所述第八功率半导体开关器件带有反并联二极管，二极管与第八功率半导体开关器件串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：二极管的阴极与直流电容的正极连接、二极管的阳极与第八功率半导体开关器件的集电极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与直流电容的负极连接；

连接方式2：第八功率半导体开关器件的集电极与直流电容的正极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与二极管的阴极连接，二极管的阳极与直流电容的负极连接

所述第八功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第八功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极。

图4-图7为转移子模块的四种实施例；图8和图9为耗能子模块的两种实施例，其中图8为功率半导体开关器件与线性电阻并联，图9为功率半导体开关器件与非线性电阻并联。

其中，所述转移单元还并联一个非线性电阻6。

其中，所述转移支路还串联至少一个耗能子模块5，所述耗能子模块包括第九功率半导体开关器件与电阻，第九功率半导体开关器件与电阻并联连接，所述电阻为线性电阻或非线性电阻。

其中，所述地电位电压耦合装置布置在所述转移支路中与地电位接近的位置。

其中，所述正极隔离支路和负极隔离支路还可以并联一个非线性电阻。

其中，正极隔离支路和负极隔离支路中的高速开关在拉开过程中产生电弧，使开关两端产生电压差。

其中，所述转移子模块还并联一个旁路开关，在转移子模块发生故障时，可将故障模块切除。

其中，所述耗能子模块还并联一个旁路开关，在耗能子模块发生故障时，可将故障模块切除。

图10为本发明的一种转移子模块的充电模式示意图，当半桥模块的下管关断时，通过如图10所示的电流回路，为子模块电容充电，由于电容参数一致，多个转移子模块通过电容获得了均压的效果。

图11为本发明的一种转移子模块的旁路模式示意图，当需要旁路时，转移子模块的下管导通，整个转移子模块通过下管旁路，由于上管存在反并联二极管，在旁路期间保持下管处于关断状态，电容的电压得以维持，而不会形成短路。

转移子模块起到了开关的作用，同时在分断状态承担了分压的作用。

本实施例还提供了本发明的控制方法，具体如下：

当与装置连接的直流线路正常运行时，所述转移子模块中的第一、二功率半导体开关器件处于关断状态，所述耗能子模块中第九功率半导体开关器件开通；

(1)当直流线路发生短路故障时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：分开与发生故障直流线路连接的正极、负极隔离支路中的高速开关；

步骤2：开通转移子模块的第二功率半导体开关器件；

步骤3：地电位电压耦合装置输出负向电压，将故障电流转移到转移支路；

步骤4：等待正极、负极隔离支路中的高速开关零电流条件下完全拉开；

步骤5：选取一定数量的转移单元，关断被选中的转移单元中的功率半导体开关器件，将转移单元中的非线性电阻投入，限制故障电流；或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件，将电阻串入转移支路，限制故障电流。

(2)当直流线路过压时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取一定数量的转移单元，开通被选中转移单元中转移子模块的第二功率半导体开关器件；

步骤2：使其他未开通的转移单元的非线性电阻端电压升高；达到非线性电阻的动作门槛后，开始吸收直流线路上的能量，限制直流线路过压；

步骤3：或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件；将耗能子模块的电阻投入，吸收直流线路上的能量，进一步限制直流线路过压。

通过具体实施例说明实现方式：在本实施例中，包含两个正极隔离支路，两个负极隔离支路，其中两组隔离支路分别连接输电线路的两端，其中，转移子模块中的功率半导体开关器件与电容简化成等效开关与电容的并联连接。

如图12所示，在正常工作条件下，等效开关分开，电容串入直流线路中，由于电容参数相同，电容完成充电后，各个转移子模块的电压相同，在本实施例中，直流输电线路正极电压为200kV，负极电压为-200kV，压差为400kV，装置共包含100个转移单元，每个转移单元承受电压4kV，每个转移单元并联一个非线性电阻，非线性电阻的动作电压门槛在6kV，因此，此时流过非线性电阻的电流极小，可以忽略不计，在0kV处布置一个地电位电压耦合装置，在正常条件下，地电位电压耦合装置输出为0kV。

如图13所示，直流线路的一端发生短路故障，此时故障电流方向如图13所示，由电源端流向短路点。

如图14所示，当装置检测到故障电流后，立即分开与故障支路连接的正极隔离支路、负极隔离支路中的高速开关，高速开关迅速拉开电弧，电弧电压等效为一个电压源，此时装置中转移子模块的等效开关导通，转移子模块的电压迅速下降为0，地电位电压耦合装置产生一个反向电压，整个转移支路等效为一个反向电压源，故障电流将由高电位流向低电位，因此，故障电流向转移支路转移，如图14所示。由于直流线路阻抗很小，转移速度非常迅速。

待转移完成后，如图15所示，故障电流完全流入转移支路，而此时与故障支路连接的高速开关可以在零电流状态下分开，等待高速开关完全拉开时，故障点已经完全被隔离。

如图16所示，此时开始转移支路开始工作，具体方法如下：选取一定数量的转移单元，在本实施例中，选取50个转移单元，关断被选中的转移子模块的等效开关，将转移单元中的非线性电阻投入，50个转移单元承受400kV电压，平均每个转移单元将承受8kV电压，超过非线性电阻的动作电压门槛值，因此非线性电阻开始吸收故障电流产生的能量，此时，可以根据故障电流的情况调整转移单元的投入数量。

当故障电流限制到高速开关可分断电流以下时，分开另外一组高速开关，将故障完全清除，如图17所示。

图12-图17描述了分断故障电流的过程，在该过程中本发明装置起到了直流断路器的作用。

当直流线路电压升高时，本发明还可以起到斩波电路的作用，此时，仅需要选择一定数量的转移单元进行旁路，在本实施例中，可旁路掉50个，剩余50个转移单元承受8kV电压，超过非线性电阻的动作电压门槛值，因此非线性电阻开始吸收过剩的能量，限制直流过电压。也可以通过分断耗能子模块中的功率半导体开关器件，将电阻串入转移支路，也可以起到耗能作用。

如图18为简化的通过非线性电阻耗能示意图。

如图19为将电阻串入转移支路，也可以起到限流和耗能的作用。

也可以两种方式同时使用，如图20所示，并联的非线性电阻和串联的电阻同时消耗能量。

本发明装置还可应用于多端直流输电系统，现有技术的高压直流断路器由于是串联的接入方式，需要在每个直流分支支路安装直流断路器，而本发明技术方案中成本较高的转移支路是并联接入方式，如图21所示，正极隔离支路以及负极隔离支路串入每个直流分支支路，隔离支路仅包括高速开关，成本很低，当支路发生故障时，无论哪个支路发生故障，均可以通过转移支路的地电位电压耦合装置产生负压，将故障电流转移到转移支路，在本实施例中，当支路DCP1,DCN1 之间发生短路故障时，仅需要分开支路DCP1的正极隔离支路中的高速开关，以及支路DCN1的负极隔离支路中的高速开关，通过地电位电压耦合装置将故障电流转移到转移支路，将故障隔离，不影响其他支路的正常运行。

本发明装置还可应用于真双极直流输电系统，真双极直流输电系统包括零电位的中线，如图22所示，在中线上以及中线下各布置一个地电位电压耦合装置即实现任意一极发生短路的故障隔离，在本实施例中当正极与中线之间发生短路故障时，分开故障支路的正极隔离支路的高速开关，中线上地电位电压耦合装置产生负向电压即可实现故障电流转移，通过转移支路分断故障电流，此时不影响负极直流输电运行。

本发明装置适用于各类直流输电系统，具有广泛的应用前景。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，参照上述实施例进行的各种形式修改或变更均在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种直流极间分断装置，其特征在于，所述装置包括转移支路、至少一个正极隔离支路以及至少一个负极隔离支路，所述转移支路由至少一个转移单元以及至少一个地电位电压耦合装置同方向串联连接构成，所述串联连接的首端定义为转移支路的正极、所述串联连接的尾端定义为转移支路的负极；所述地电位电压耦合装置输出与转移支路极性相反的电压；所述正极隔离支路的一端与转移支路的正极连接，另一端连接直流线路的正极，所述负极隔离支路的一端与转移支路的负极连接，另一端连接直流线路的负极；所述转移单元由至少一个转移子模块串联连接构成，所述转移子模块由功率半导体开关器件与电容构成；所述正极隔离支路与负极隔离支路均包括至少一个高速开关。

2.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述地电位电压耦合装置包括储能电容、固态开关以及原边线圈和副边线圈，储能电容与固态开关串联后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述固态开关由功率半导体开关器件串并联构成。

3.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述地电位电压耦合装置包括储能电容、全桥电路以及原边线圈和副边线圈，储能电容与全桥电路连接后与副边线圈连接，原边线圈的两端串联连接于转移支路中；所述全桥电路由四组功率半导体开关器件构成。

4.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移子模块包括第一、二功率半导体开关器件以及直流电容，其中，第一、二功率半导体开关器件同向串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：第一功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第二功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

连接方式2：第二功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第一功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；

所述第二功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第二功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

5.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移子模块包括第三、四、五、六功率半导体开关器件以及直流电容，所述第三、四功率半导体开关器件同向串联连接构成第一桥臂，第五、六功率半导体开关器件同向串联连接构成第二桥臂；第三、五功率半导体开关器件集电极与直流电容正极连接，第四、六功率半导体开关器件发射极与直流电容负极连接；所述第一桥臂与第二桥臂的中点定义为转移子模块的正极与负极；所述功率半导体开关器件带有反并联二极管。

6.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移子模块包括至少一个第七功率半导体开关器件，所述第七功率半导体开关器件带有反并联二极管。

7.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移子模块包括第八功率半导体开关器件、二极管以及直流电容；所述第八功率半导体开关器件带有反并联二极管，二极管与第八功率半导体开关器件串联连接，连接方式为以下两种之一：

连接方式1：二极管的阴极与直流电容的正极连接、二极管的阳极与第八功率半导体开关器件的集电极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与直流电容的负极连接；

连接方式2：第八功率半导体开关器件的集电极与直流电容的正极连接，第八功率半导体开关器件的发射极与二极管的阴极连接，二极管的阳极与直流电容的负极连接；

所述第八功率半导体开关器件的集电极定义为转移子模块的正极，第八功率半导体开关器件的发射极定义为转移子模块的负极。

8.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移单元还并联一个非线性电阻。

9.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移支路还串联至少一个耗能子模块，所述耗能子模块包括第九功率半导体开关器件与电阻，第九功率半导体开关器件与电阻并联连接，所述电阻为线性电阻或非线性电阻。

10.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述地电位电压耦合装置布置在转移支路中与地电位接近的位置。

11.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述正极隔离支路和负极隔离支路还并联一个非线性电阻。

12.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述高速开关在拉开过程中产生电弧，使开关两端产生电压差。

13.如权利要求1所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述转移子模块还并联一个旁路开关，在转移子模块发生故障时，可将故障模块切除。

14.如权利要求9所述的一种直流极间分断装置，其特征在于：所述耗能子模块还并联一个旁路开关，在转移子模块发生故障时，可将故障模块切除。

15.一种基于权利要求1-4或者8-14中所述任意一种直流极间分断装置的控制方法，其特征在于：当与装置连接的直流线路正常运行时，所述转移子模块中的第一、二功率半导体开关器件处于关断状态，所述耗能子模块中第九功率半导体开关器件开通；当直流线路发生短路故障时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：分开与发生故障直流线路连接的正极、负极隔离支路中的高速开关；

步骤2：开通转移子模块的第二功率半导体开关器件；

步骤3：地电位电压耦合装置输出负向电压，将故障电流转移到转移支路；

步骤4：等待正极、负极隔离支路中的高速开关零电流条件下完全拉开；

步骤5：选取一定数量的转移单元，关断被选中的转移单元中的功率半导体开关器件，将转移单元中的非线性电阻投入，限制故障电流；或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件，将电阻串入转移支路，限制故障电流。

16.一种基于权利要求1-4或者8-14中所述任意一种直流极间分断装置的控制方法，其特征在于：当与装置连接的直流线路正常运行时，所述转移子模块中的第一、二功率半导体开关器件处于关断状态，所述耗能子模块中第九功率半导体开关器件开通；当直流线路过压时，所述方法包括如下步骤：

步骤1：选取一定数量的转移单元，开通被选中转移单元中转移子模块的第二功率半导体开关器件；

步骤2：使其他未开通的转移单元的非线性电阻端电压升高；达到非线性电阻的动作门槛后，开始吸收直流线路上的能量，限制直流线路过压；

步骤3：或/且关断耗能子模块中第九功率半导体开关器件；将耗能子模块的电阻投入，吸收直流线路上的能量，进一步限制直流线路过压。