CN110311360A - 直流分断装置及直流分断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流分断装置及直流分断方法。所述直流分断装置包括：主支路，所述主支路包括开关模块，用于控制所述主支路的导通与断开；耗能支路，其与所述主支路并联，所述耗能支路包括耗能模块，所述耗能模块用于限制主支路两端的电压；以及转移支路，其与所述主支路和所述耗能支路相互并联，所述转移支路包括串联的电容器模块、电流感应模块和开断加速模块，其中，所述电容器模块用于产生电压触发导通所述耗能支路，实现电流的转移；所述电流感应模块用于感应产生转移支路电流；所述开断加速模块响应所述转移支路电流与第一电流门槛值比较结果，处于不同的导通状态。本发明公开的直流分断装置及直流分断方法，根据转移支路的电流值大小，使得开断加速模块处于不同的导通状态，可实现全电流范围内高速分断，尤其能够显著提升小电流开断速度。同时开断加速模块可在较小电流下分断，不需要关断较大的故障电流，设备成本低，可靠性高。

Description

直流分断装置及直流分断方法

技术领域

本发明属于高压电力电子领域，更为具体地涉及一种直流分断装置及直流分断方法。

背景技术

在多端高压直流输电系统中，直流分断装置是至关重要的设备之一。多端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。因此，直流分断装置需要动作速度快，能够最大限度地减小故障持续时间或抑制故障电流，减小故障对交/直流输电网络的冲击。

另外，随着中低压直流配电网的发展，直流负荷多种多样，直流分断装置能够实现负荷的带电投入和退出，使得直流配电网像传统交流配电网一样方便运行。但是，由于负荷电流远小于系统短路电流，现有的直流分断装置所采用的技术路线都不能很好实现全电流范围内的快速开断。加之直流配电网系统成本压力大，迫切需要一种成本低、可靠性高的全电流范围内直流断路器。

在现有技术的一些解决方案中，主通流支路通过快速机械开关和主支路阀组进行串联构成，通过闭锁主通流支路阀组实现电流转移，最终通过闭锁转移支路实现电流开断。这种技术路线基本上可以实现全电流快速开断，但是成本过高，加之主通流支路存在半导体器件，可靠性不高。

现有技术的另一些解决方案采用机械式技术路线，利用磁耦合方式实现电流转移。这种技术路线无法兼顾不同电流下的快速分断，尤其是电流较小情况下的电流分断，同时断路器分断后还会与系统产生震荡，不能满足多端柔直系统的快速分断和重合。

因此，需要一种直流分断装置，其能够实现全电流范围内、尤其是电流较小情况下的快速分断，同时具有低实现成本和高可靠性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明拟提出一种新型直流分断装置及直流分断方法，旨在解决不同电流下的快速分断的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种直流分断装置，包括主支路，所述主支路包括开关模块，用于控制所述主支路的导通与断开；耗能支路，其与所述主支路并联，所述耗能支路包括耗能模块，所述耗能模块用于限制主支路两端的电压；以及转移支路，其与所述主支路和所述耗能支路相互并联，所述转移支路包括串联的电容器模块、电流感应模块和开断加速模块，其中，所述电容器模块用于产生电压触发导通耗能支路，实现电流的转移；所述电流感应模块用于感应产生转移支路电流；所述开断加速模块响应所述转移支路电流与第一电流门槛值比较结果，处于不同的导通状态。

根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述直流分断装置实施直流分断的方法，其包括：

控制开关模块在电路故障情况下根据分断指令进行分断操作；

控制电流感应模块感应产生转移支路电流，使得主支路电流向转移支路转移；

根据所述转移支路电流与第一电流门槛值的比较结果，控制所述开断加速模块处于不同的导通状态。

根据本发明公开的直流分断装置及利用其实施的直流分断的方法，根据转移支路的电流值大小，使得开断加速模块处于不同的导通状态，可实现全电流范围内高速分断，尤其能够显著提升小电流开断速度。同时开断加速模块可在较小电流下分断，不需要关断较大的故障电流，设备成本低，可靠性高。

附图说明

为进一步清楚解释本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

在下面的附图中：

图1是根据本发明实施例的直流分断装置的示意图。

图2是根据本发明实施例的直流分断装置的一种具体结构示意图。

图3是根据本发明实施例的辅助开关单元的一种结构示意图。

图4是根据本发明实施例的辅助开关单元的另一种结构示意图。

图5是根据本发明实施例的辅助开关单元的又一种结构示意图。

图6是根据本发明实施例的正常情况下电流流过主支路的示意图。

图7是根据本发明实施例的主支路电流向转移支路转移的示意图，其中，开断加速模块处于第一导通状态。

图8是根据本发明实施例的转移支路中电流流动方向的示意图，其中，开断加速模块处于第二导通状态。

图9是根据本发明实施例的电流流经第一非线性电阻的示意图。

图10是根据本发明实施例的利用直流分断装置实施直流分断的方法的流程图。

附图标记说明：

1-第一机械开关

2-电流互感器

L0-电流互感器2的原边

L1-电流互感器2的副边

A1-储能元件

B1-触发回路

3-第一电容器

4-第二电容器

5-辅助开关单元

6-第一非线性电阻

7-第二非线性电阻

Qn-IGBT半导体器件(n＝1,2,…)

D1,D2,D3,d4-二极管

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的直流分断装置及其控制方法的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

在本发明的实施例中，通过一种直流分断装置及利用该直流分断装置实施直流分断的方法，根据转移支路的电流值大小，使得开断加速模块处于不同的导通状态，可实现全电流范围内高速分断，尤其能够显著提升小电流开断速度。同时开断加速模块可在较小电流下分断，不需要关断较大的故障电流，设备成本低，可靠性高。

图1是根据本发明实施例的直流分断装置的示意图。如图1所示，该直流分断装置包括主支路、耗能支路和转移支路，这三个支路相互并联。其中，主支路包括开关模块，耗能支路包括耗能模块，转移支路包括串联的电容器模块、电流感应模块和开断加速模块。

在上述实施例中，开关模块用于控制主支路的导通与断开。开关模块的具体形式包括但不限于机械开关。

耗能模块，或又可被称为限压模块，其通过消耗过多的能量，并限制主支路和转移支路两端的电压。当主支路和转移支路两端的电压大于某一限定值时，例如15kV，耗能模块会限制电压的上升，防止过压对电路造成损坏。耗能模块包括但不限于非线性电阻。

电流转移到转移支路后，就会给电容器模块充电，当电容器模块上的电压大于一个阈值时，转移支路上的电流会转移到耗能支路，从而分断直流分断装置。电流感应模块用于在主支路断开或故障时，响应控制信号感应产生转移支路电流。开断加速模块能够被用来实现全电流范围内，尤其是小电流情况下的高速分断，显著提升小电流开断速度。电流感应模块的具体结构已经工作原理将在下文中进行详细描述。

图2是根据本发明实施例的直流分断装置的一种具体结构示意图。如图2所示，图1的开关模块包括一种机械开关装置1，图1的耗能模块包括第一非线性电阻6，图1的电容器模块包括第一电容器3，电流感应模块包括电流互感器2、储能元件A1和触发回路B1，其中，第一电容器3与电流互感器2串联，电流互感器2由原边L0和副边L1组成，原边L0与储能元件A1和触发回路B1串联。电流互感器2的原边L0和副边L1线圈之间具备绝缘隔离能力。副边L1与开断加速模块串联。触发回路B1包括功率半导体、快速机械开关中的一个或者多个串并联或者由功率半导体、快速机械开关构成的桥式回路，实现流过双向电流。图1的开断加速模块在图2中具体包括第二电容器4、辅助开关单元5以及可选地包括第二非线性电阻7，其中，第二电容器4与辅助开关单元5连接后和第二非线性电阻7并联。

需要注意的是，图2所示的第二电容器4与辅助开关单元5为并联关系，然而这只是示例性地表示第二电容器4与辅助开关单元5的一种连接方式，根据辅助开关单元5的具体电路结构和实际应用，除了并联，第二电容器4与辅助开关单元5之间可以包括其他连接方式，这都属于本申请覆盖的范围。

在上述实施例中，直流分断装置的具体元器件构成不限于图中所示的单元、装置或部件，而且，根据实际需要，各个单元、装置或部件的数量可以是一个或多个。例如，第一非线性电阻6、第一电容器3、第二电容器4、辅助开关单元5等在图中显示为一个，然而，能够理解的是这只是为了便于说明本发明的技术方案而做的简化或示意表示。即，为了突出本发明的发明构思和创新点，附图中省略了一些技术细节，可以理解的是，本领域技术人员在本发明构思的基础上，能够知道这些技术细节，并且知道如何将这些技术细节运用至本发明的技术方案。

接下来，对于辅助开关单元5，介绍三种不同的拓扑结构，其分别如图3、图4和图5所示。

图3是根据本发明实施例的辅助开关单元的一种结构示意图。图3与图2相比，不同之处在于图3将图2的辅助开关单元5包括一种机械开关，第二电容器4与该机械开关并联。在实际应用中，机械开关合闸时，第二电容器4没有投入。当机械开关打开时，第二电容4投入使用。

图4是根据本发明实施例的辅助开关单元的另一种结构示意图。图4与图2相比，不同之处在于图4将图2的辅助开关单元5包括一个带有反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件Q1、Q2...Qn。由于开断加速模块需要双向电流设计，如图4所示，IGBT采用反向串联结构形式。第二电容器4与一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件并联。在实际应用中，当IGBT导通时，第二电容器4不投入使用，而当IGBT闭锁时，第二电容器4投入使用。IGBT的闭锁时间不超过10us，能够实现第二电容器4的快速投入。

图5是根据本发明实施例的辅助开关单元的又一种结构示意图。图5与图2相比，不同之处在于图5将图2的辅助开关单元包括二极管D1-D4和一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件组成的全桥回路，其中，D1的阳极和D3的阴极相连，并连接至电流互感器2副边L1的一端，二极管D1和D2反向串联，二极管D3和D4反向串联，IGBT半导体器件Q1、Q2...Qn串联(如图4所示的)后，两端连接在二极管D1和D2连接点和二极管D3和D4连接点之间，第二电容器4与一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或者两个以上串联的带有反并联二极管的IGBT半导体器件并联。在实际应用中，当IGBT导通时，第二电容器4不投入使用，而当IGBT闭锁时，第二电容器4投入使用。

限于篇幅，以上仅是辅助开关单元的三种示例性的结构，根据本发明的启示，只要能够实现本发明所描述的功能或作用，本领域技术人员可以想到辅助开关单元其他结构，这些都包含在本发明公开的范围内。

下面，以图3所示的辅助开关单元的结构为例，描述直流分断装置在正常情况下以及故障情况下，电流的流向和转移过程。应当理解的是，在以图3所示的辅助开关单元的结构描述电流流动的基础上，本领域技术人员可以想到图4、图5以及所示辅助开关单元的结构以及其他辅助开关单元的结构下的电流流动过程，这些都属于本发明覆盖的范围。

图6是根据本发明实施例的正常情况下电流流过主支路的示意图。如图6所示，正常模式下，线路电流由所述主支路进行输送，所述的转移支路的电容器模块(图中包括第一电容器3)、电流感应模块(图中包括电流互感器2)和开断加速模块(图中包括第二电容器4、辅助开关单元5和第二非线性电阻7)不流过电流。

图7是根据本发明实施例的主支路电流向转移支路转移的示意图。如图7所示，在故障模式下，主支路的电流需要逐渐向转移支路转移。此时，转移支路的电流感应模块感应产生转移支路电流，开断加速模块处于导通状态。当主支路电流完全转移到转移支路时，主支路的开关模块断开，此时开断加速模块处于导通状态。具体到图7所示的结构中，在电路故障情况下，触发回路B1导通，储能元件A1放电，在电流互感器2的副边电感L1产生震荡电流，迫使主支路电流逐渐向转移支路转移。当主支路电流完全转移到转移支路时，主支路的机械开关装置1熄弧分断，此时开断加速模块处于导通状态。

需要注意的是，开断加速模块的导通状态有两种模式，图7显示的是第一种导通模式：辅助开关单元5导通，第二电容器4不投入，此时转移电流通过开断加速模块的辅助开关单元5，而不流经第二电容器4；而第二种导通模式是：辅助开关单元5闭锁，第二电容器4投入，此时转移电流不通过开断加速模块的辅助开关单元5，而流经第二电容器4。图8是根据本发明实施例的转移支路中电流流动方向的示意图。如图8所示，开断加速模块的辅助开关单元5闭锁，转移电流流经第二电容器4，即投入第二电容器4。

开断加速模块处于第一导通状态还是第二导通状态，取决于转移支路的实际电流的大小。设定一个第一电流门槛值，将转移支路电流于该第一电流门槛值比较，根据转移支路的实际电流大于该第一电流门槛值的比较结果，控制开断加速模块处于第一导通状态，即辅助开关单元5导通，第二电容器4不投入；否则，即根据转移支路电流小于或等于该第一电流门槛值的比较结果，控制开断加速模块处于第二导通状态，即辅助开关单元5闭锁，第二电容器4投入。至于第一电流门槛值的取值，取决于主支路分断所需的时间，一般而言，时间越短，第一电流门槛值越大。

这样，本发明的直流分断装置能够根据系统电流大小，控制开断加速模块处于不同的导通状态，即处于第一导通状态还是第二导通状态，控制辅助开关单元5和第二电容器4的投入时机，可实现全电流范围内高速分断，尤其能够显著提升小电流开断速度。

需要注意的是，根据一个实施例，随着转移支路电压的不断上升，主支路两端的电压会达到一个电压阈值，此时耗能模块(在图9中为第一非线性电阻6)导通，消耗多余的能量，将主支路两端的电压限定在不高于该阈值，对电路起保护作用。如图9所示，当主支路两端的电压会达到一个预设电压阈值时，第一非线性电阻6导通，电流流经第一非线性电阻6。

根据另一个实施例，开断加速模块包括第二非线性电阻7，如图2所示，第二电容器4和辅助开关单元5连接后与第二非线性电阻7并联，当开断加速模块的电压上升到另一个电压阈值时，第二非线性电阻7导通，消耗多余的能量，将开断加速模块两端的电压限定在不高于该阈值，对开断加速模块起保护作用。

在一个优选的实施例中，第二非线性电阻7的导通电压大于第一非线性电阻6的导通电压。例如，第一非线性电阻6应能够将主支路的两端电压限制在15kV以下，第二非线性电阻7的限制电压要高于第一非线性电阻6，限制电压值可以大于16kV。

另外，本领域技术人员可以理解的是，在本发明所述的直流分断装置还可包括电流检测模块和控制模块，或者包括电流检测控制模块，或者在所述直流分断装置外设电流检测模块和控制模块或者电流检测控制模块，用于检测电流并控制相应单元或模块的操作。在一个实施例中，电流检测控制模块在电路故障情况下向开关模块传递分断指令，控制开关模块的分段操作。在另一个实施例中，电流检测控制模块检测转移支路的电流，并将转移支路电流与第一电流门槛值比较，根据该比较结果，控制开断加速模块的辅助开关单元5的导通或闭锁，使得开断加速模块处于不同的导通状态。在又一个实施例中，电流检测控制模块在电路故障情况下，控制开关模块分断，控制电流感应模块产生感应电流，即转移支路上的电流。

本领域技术人员应当知道该电流检测控制模块的电路结构及其与直流分断装置的各个单元或模块的具体电路连接方式，这些电路结构以及连接方式可以根据直流分断装置的具体电路结构以及不同实际需要而有多种实现方式，为了不模糊本发明的主题，说明书中省略了电流检测控制模块的相关电路结构描述以及其与直流分断装置的具体电路连接的描述。

在上述直流分断装置的基础上，本发明还描述了一种利用上述直流分断装置实施直流分断的方法，如图10所示。

正常模式下，如图6所示，线路电流由所述主支路进行输送，所述的转移支路的电容器模块(图中包括第一电容器3)、电流感应模块(图中包括电流互感器2)和开断加速模块(图中包括第二电容器4、辅助开关单元5和第二非线性电阻7)不流过电流。故障模式下，所述直流分断方法包括如下步骤：

步骤101，在电路故障时，控制开关模块根据分断指令而进行分断操作。

步骤102，控制电流感应模块产生感应电流，使得主支路电流向转移支路转移。

电流感应模块用于响应控制信号，感应产生转移支路电流。如图7所示，电容器模块包括第一电容器3，电流感应模块包括电流互感器2、触发回路B1和触发回路B1。在电路故障情况下，控制触发回路B1导通，储能元件A1放电，电流互感器2的副边电感L1产生震荡电流，第一电容器3投入，迫使主支路电流逐渐向转移支路转移。当主支路电流完全转移到转移支路时，主支路的开关模块熄弧分断。

步骤103，根据所述转移支路电流与第一电流门槛值的比较结果，控制所述开断加速模块处于不同的导通状态；当所述转移支路电流大于第一电流门槛值的时，执行步骤104，否则，执行步骤105。

在此步骤中，第一电流门槛值是根据开断电路所需的时间确定的，所需的时间越短，第一电流门槛值越大。

步骤104，当转移支路电流大于第一电流门槛值时，开断加速模块处于第一导通状态。

步骤105，当转移支路电流小于等于第一电流门槛值时，开断加速模块处于第二导通状态。

根据一个实施例，当开断加速模块包括第二电容器4和辅助开关单元5时，开断加速模块处于第一导通状态，即辅助开关单元5导通，第二电容器4不投入，如图7所示，转移支路的电流经过辅助开关单元5而不经过第二电容器4。开断加速模块处于第二导通状态，即辅助开关单元5闭锁，第二电容器4投入，如图8所示，转移支路的电流不经过辅助开关单元5而经过第二电容器4。

当转移支路电流大于第一电流门槛值时，开断加速模块处于第一导通状态；否则，开断加速模块处于第二导通状态，这样，无论电路的电流大小如何，直流分断装置能够实现全电流范围内快速分断。尤其是，在转移支路电流小于等于第一电流门槛值时，使得开断加速模块处于第二导通状态，能够显著提升小电流开断速度，实现直流分断装置在电流较小情况下的快速分断。

此外，为了实现对电路的过压保护，直流分断装置的控制方法还可包括如下步骤：

步骤106，根据所述转移支路的电压高于所述第一非线性电阻的导通电压门槛值的比较结果，将电流转移至耗能模块。

如图9所示，耗能模块可以包括第一非线性电阻6，例如，预设第一非线性电阻6的导通电压门槛为15kV，当转移支路的电压上升高于15kV时，如图9所示，电流转移至第一非线性电阻6，使得转移支路两端的电压不高于15kV，从而实现对电路的保护。可以理解的是，导通电压门槛值并不限于本发明实施例所给出的数值，而是可以根据实际需要设定。

在一个实施例中，开断加速模块还包括第二非线性电阻7，第二电容器4和辅助开关单元5连接后与第二非线性电阻7并联，直流分断装置的控制方法还可包括如下步骤：

步骤107，根据所述开断加速模块的电压高于所述第二非线性电阻的导通电压门槛值的比较结果，将电流转移至第二非线性电阻7。

例如，预设第二非线性电阻7的导通电压门槛为16kV，当开断加速模块的电压上升高于16kV时，电流转移至第二非线性电阻7，使得开断加速模块两端的电压不高于16V，从而能够有效控制开断加速模块投入引发的过电压，实现对开断加速模块的保护，提高了直流分断装置的使用寿命。可以理解的是，导通电压门槛值并不限于本发明实施例所给出的数值，而是可以根据实际需要设定。

在一个优选的实施例中，第二非线性电阻7的导通电压门槛值大于第一非线性电阻6的导通电压门槛值，确保直流系统能量流过第一非线性电阻6。

根据一个实施例，可能存在如下情况：转移支路电流小于等于第一电流门槛值，而开断加速模块未能处于第二导通状态。针对该情况，直流分断装置的控制方法还可包括如下步骤：

步骤108，在转移支路电流小于第二电流门槛值时而开断加速模块未能处于第二导通状态的情况下，将开断加速模块转换为第二导通状态。

其中，所述第二电流门槛值时小于等于第一电流门槛值。这是为了防止在转移支路电流小于等于第一电流门槛值时，开断加速模块未能处于第二导通状态，所增加的进一步的控制步骤，用于确保开断加速模块在小电流情况下进入第二导通状态，从而提升小电流开断速度。

需要注意的是，在上述直流分断装置的控制方法中，没有限定包含步骤101至步骤108中的哪几个步骤，也没有限定这些步骤的执行顺序，本领域技术人员能够知道，根据不同的应用情形和具体的条件，可将步骤101至步骤108中的步骤中的一个步骤或多个步骤进行组合和排序，这都属于本发明公开的范围。

根据本发明公开的直流分断装置及其控制方法，根据转移支路的电流值大小，使得开断加速模块处于不同的导通状态，可实现全电流范围内高速分断，尤其能够显著提升小电流开断速度。同时开断加速模块可在较小电流下分断，不需要关断较大的故障电流，设备成本低，可靠性高。此外，采用耗能模块实现对电路的过压保护，开断加速模块采用第二非线性电阻，能够有效控制开断加速模块投入引发的过电压，实现对开断加速模块的保护，提高了直流分断装置的使用寿命。而且，第二非线性电阻的导通电压门槛值大于第一非线性电阻的导通电压门槛值，确保直流系统能量流过第一非线性电阻。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (18)

1.一种直流分断装置，包括：

主支路，所述主支路包括开关模块，用于控制所述主支路的导通与断开；

耗能支路，其与所述主支路并联，所述耗能支路包括耗能模块，所述耗能模块用于限制主支路两端的电压；以及

转移支路，其与所述主支路和所述耗能支路相互并联，所述转移支路包括串联的电容器模块、电流感应模块和开断加速模块，其中，所述电容器模块用于产生电压触发导通所述耗能支路，实现电流的转移；所述电流感应模块用于感应产生转移支路电流；所述开断加速模块响应所述转移支路电流与第一电流门槛值的比较结果，处于不同的导通状态。

2.如权利要求1所述的直流分断装置，其中，响应于所述转移支路电流大于第一电流门槛值的比较结果，所述开断加速模块处于第一导通状态；否则，所述开断加速模块处于第二导通状态。

3.如权利要求2所述的直流分断装置，其中，所述开断加速模块包括相互连接的第二电容器和辅助开关单元。

4.如权利要求3所述的直流分断装置，其中，在所述第一导通状态下，所述辅助开关单元导通，所述第二电容器不投入；在所述第二导通状态下，所述辅助开关单元闭锁，所述第二电容器投入。

5.如权利要求3所述的直流分断装置，其中，所述辅助开关单元包括机械开关，所述第二电容器与所述机械开关并联。

6.如权利要求3所述的直流分断装置，其中，所述辅助开关单元包括一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或两个以上串联的、带有反并联二极管的IGBT半导体器件，所述第二电容器与所述一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或所述两个以上串联的、带有反并联二极管的IGBT半导体器件并联。

7.如权利要求3所述的直流分断装置，其中，所述辅助开关单元包括全桥回路，所述全桥回路包括二极管D1、D2、D3和D4以及一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或两个以上串联的、带有反并联二极管的IGBT半导体器件，其中，二极管D1的阳极和二极管D3的阴极相连，二极管D1和二极管D2反向串联，二极管D3和二极管D4反向串联，一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件的两端或两个以上串联的、带有反并联二极管的IGBT半导体器件的两端连接在二极管D1和二极管D2的连接点和二极管D3和二极管D4的连接点之间，所述第二电容器与所述一个带有反并联二极管的IGBT半导体器件或所述两个以上串联的、带有反并联二极管的IGBT半导体器件并联。

8.如权利要求1至7任意一者所述的直流分断装置，其中，所述电容器模块包括第一电容器，所述电流感应模块响应控制信号产生所述转移支路电流，所述电流感应模块包括电流互感器、储能元件和触发回路，其中，所述第一电容器与电流互感器串联，所述电流互感器由原边和副边组成，所述原边与所述储能元件和所述触发回路串联，所述副边与所述开断加速模块串联。

9.如权利要求3至7中任意一者所述的直流分断装置，其中，所述耗能模块包括第一非线性电阻。

10.如权利要求9所述的直流分断装置，其中，所述开断加速模块还包括第二非线性电阻，所述第二电容器与所述辅助开关单元连接后与所述第二非线性电阻并联。

11.如权利要求10所述的直流分断装置，其中，所述第一非线性电阻的导通电压门槛值小于所述第二非线性电阻的导通电压门槛值。

12.一种利用如权利要求1所述直流分断装置实施直流分断的方法，其包括：

控制开关模块在电路故障情况下根据分断指令进行分断操作；

控制电流感应模块感应产生转移支路电流，使得主支路电流向转移支路转移，主支路开关模块熄弧分断；

根据所述转移支路电流与第一电流门槛值的比较结果，控制所述开断加速模块处于不同的导通状态。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述根据所述转移支路电流与第一电流门槛值的比较结果，控制所述开断加速模块处于不同的导通状态包括：

根据所述转移支路电流大于第一电流门槛值的比较结果，控制所述开断加速模块处于第一导通状态；否则，控制所述开断加速模块处于第二导通状态。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述开断加速模块包括相互连接的第二电容器和辅助开关单元，且所述方法还包括：所述第一导通状态下，控制所述辅助开关单元导通，所述第二电容器不投入；在所述开断加速模块处于第一导通状态下，控制所述辅助开关单元闭锁，所述第二电容器投入。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述耗能模块包括第一非线性电阻，所述方法还包括：根据所述转移支路的电压高于所述第一非线性电阻的导通电压门槛值的比较结果，将电流转移至所述第一非线性电阻。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述开断加速模块还包括第二非线性电阻，所述第二电容器与所述辅助开关单元连接后与所述第二非线性电阻并联，所述方法还包括：根据所述开断加速模块的电压高于所述第二非线性电阻的导通电压门槛值的比较结果，将电流转移至所述第二非线性电阻。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一非线性电阻的导通电压门槛值小于所述第二非线性电阻的导通电压门槛值。

18.如权利要求13或14所述的方法，还包括：在检测转移支路电流小于第二电流门槛值时而所述开断加速模块未能处于所述第二导通状态的情况下，将所述开断加速模块转换为所述第二导通状态，其中，所述第二电流门槛值小于所述第一电流门槛值。