CN111900703B - 一种混合式直流断路器 - Google Patents
一种混合式直流断路器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111900703B CN111900703B CN202010561828.XA CN202010561828A CN111900703B CN 111900703 B CN111900703 B CN 111900703B CN 202010561828 A CN202010561828 A CN 202010561828A CN 111900703 B CN111900703 B CN 111900703B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- damping
- branch
- circuit
- power electronic
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 96
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
本发明涉及一种混合式直流断路器，属于中低压直流输配电技术领域，本发明的混合式直流断路器包括并联设置的主流通支路、转移支路和耗能支路，主流通支路中串设有机械开关和辅助换流模块，转移支路中串设有若干电力电子开关模块和隔离开关。本发明的断路器由于采用了隔离开关与转移支路串联的方式，能够在断路器处于断态运行状态时承受断路器的端间电压，保护转移支路中的各电力电子开关模块，避免各电力电子开关模块承受此端间电压，因此，只需在转移支路中串设较少量的电力电子开关模块即可，大大降低了断路器的生产成本，能够降低50％以上的成本。本发明的断路器技术性能可靠，经济效益较高，市场推广性较强，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于中低压直流输配电技术领域，具体涉及一种混合式直流断路器。
背景技术
在直流系统中，由于直流电流无过零点，不能像交流系统那样利用过零点灭弧，因此直流电流的分断远比交流电流的分断难度更大。而直流断路器作为直流电网的核心装备，是确保系统稳定安全可靠运行的核心关键设备。
目前，分断直流电流主要有两种方式：
(1)采用机械式直流断路器，成本相对较低，但分断时间远大于混合式直流断路器，无法满足直流配网运行稳定性较高的应用场合。
(2)基于机械开关与电力电子开关为核心组件的混合式直流断路器，包括主流通支路、转移支路和耗能支路，主流通支路设置有机械开关，用于在断路器正常运行时闭合；转移支路中串设有大量电力电子开关模块，用于在主流通支路上的电流异常时导通，将故障电流由主流通支路转移至转移支路；耗能支路上串设有避雷器组件，当转移支路的端电压高于一定值时，耗能支路导通，吸收系统中的残余能量。
此种结构的直流断路器，具有开断速度快、运行损耗小、控制灵活可靠等特点，是目前行业研究的主流，但由于需要在转移支路中串设大量的电力电子开关模块，导致成本昂贵，经济性较差。
在中低压直流配网中采用的混合式直流断路器，主要包括无弧分断混合式直流断路器、耦合负荷混合式直流断路器以及磁耦合混合式直流断路器，其中，无弧分断混合式直流断路器由于其正常运行时主支路上的电力电子开关也需要长期运行，产生的损耗较大，导致电力电子开关结温超标，需要配备规模较大的冷却装置，成本较高。
类似的，磁耦合混合式直流断路器由于需要配备磁耦合模块，也存在造价高、成本昂贵的问题。而耦合负荷混合式直流断路器由于其通过耦合负压支路产生负压振荡电流实现主通流支路快速机械开关过零熄弧分断和系统电流转移到转移支路，动作过程转移支路对电网造成扰动，具有一定的技术缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合式直流断路器，用于解决现有混合式断路器成本高、体积大的技术缺陷问题。
基于上述目的，一种混合式直流断路器的技术方案如下：
包括并联设置的主通流支路、转移支路和耗能支路，主流通支路中串设有机械开关，转移支路中串设有若干电力电子开关模块和辅助换流模块，耗能支路中串设有非线性电阻阀片，所述转移支路还串设有隔离开关。
上述技术方案的有益效果是：
本发明的断路器，由于采用了隔离开关与转移支路串联，能够在断路器处于断态运行状态时承受断路器的端间电压，保护转移支路中的各电力电子开关模块，避免各电力电子开关模块承受此端间电压。因此，在确定各电力电子开关模块的串设数量时，只需保证能够承受比间断电压低很多的系统电压(根据电压等级得出)即可，因此只需在转移支路中串设较少量的电力电子开关模块即可，大大降低了断路器的体积和生产成本，且能够降低50％以上的成本，经济效益较高，市场推广性较强，具有较好的应用前景。
进一步，为了对转移支路中的电力电子开关模块提供能量流通支路，耗能支路与所述转移支路中的电力电子开关模块并联，当电力电子开关模块的端电压高于一定数值时，耗能支路导通。
进一步的，为了实现主流通支路中的转移，转移支路上的电力电子开关模块包括两种实施方式：
方式一：所述电力电子开关模块包括电力电子开关主电路，电力电子开关主电路两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第一阻尼支路、第二阻尼支路和阻尼电阻；
第一阻尼支路和第二阻尼支路并联，第一阻尼支路和阻尼电阻串联，第一阻尼支路和阻尼电阻的串联端与所述电力电子开关主电路并联，第一阻尼支路中串设有第一阻尼电容和第一二极管；所述第二阻尼支路中串设有第二阻尼电容和第二二极管；第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接。
方式二：所述电力电子开关模块包括电力电子开关主电路，电力电子开关主电路两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第一阻尼支路、第二阻尼支路；
第一阻尼支路和第二阻尼支路并联，第一阻尼支路中串设有第一阻尼电容、第一二极管和第一阻尼电阻；第二阻尼支路中串设有第二阻尼电容、第二二极管和第二阻尼电阻；第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接。
进一步的，为了使开关保护电路的阻尼电容中的剩余能量能够顺利泄放，所述第一阻尼电容两端并联有第一放电电阻，所述第二阻尼电容两端并联有第二放电电阻。
进一步的，为了保护电力电子开关主电路，所述电力电子开关主电路两端并联有非线性电阻阀片，当电力电子开关主电路两端电压高于一定值时，非线性电阻阀片导通，抑制端间暂态过电压应力。
进一步的，为了使主流通支路中的电流更容易的转移到转移支路上，所述辅助换流模块包括：
可控半导体开关组件，该组件包括两个反向串联的可控半导体开关；
旁路开关，该旁路开关与所述可控半导体开关组件并联。
由于辅助换流模块采用两只可控半导体开关反向串联，能够实现双向电流导通或关断，均不存在可控半导体开关之间的均压和触发同步性问题。并且，在断路器正常闭合工作时，主流通支路上的可控半导体开关在直流断路器闭合时处于阻断状态，机械开关和旁路开关闭合，运行损耗小、无需水冷装置，运维简单，经济性能良好。
进一步的，为了保护可控半导体开关，每个可控半导体开关两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第三阻尼电阻、第三阻尼电容、第三二极管，其中，第三阻尼电阻和第三阻尼电容串联，第三二极管并联于第三阻尼电阻两端，第三二极管的阳极与对应可控半导体开关的集电极连接。
进一步的，为了使开关保护电路的阻尼电容中的剩余能量能够顺利泄放，所述第三阻尼电容两端并联有第三放电电阻。
附图说明
图1是本发明实施例中的混合式直流断路器拓扑图；
图2-1是本发明实施例中的转移支路电力电子开关模块拓扑图；
图2-2是本发明实施例中的另一种由四只二极管和IGBT组成桥式电路及桥外保护电路的电力电子开关模块拓扑图；
图2-3是本发明实施例中的另一种由四只二极管和IGBT组成桥式电路及桥内保护电路的电力电子开关模块拓扑图；
图2-4是本发明实施例中的一种由四只IGBT组成桥式电路的电力电子开关模块拓扑图；
图2-5是本发明实施例中的一种由典型两个IGBT反串联构成的电力电子开关模块拓扑图；
图3是本发明实施例中的辅助换流模块拓扑图；
图4是本发明实施例中的直流断路器的分断逻辑控制时序图；
图中的标号说明如下：
01，主流通支路；02，转移支路；03，耗能支路；04，机械开关；05，辅助换流模块；06，隔离开关；07，旁路开关；08、09，辅助换流模块IGBT；10，二极管；11，阻尼电容；12，IGBT保护电路；13，放电电阻；14，阻尼电阻；15，混合桥主电路；16，电力电子开关保护电路；17，非线性电阻阀片；18，主电路IGBT；19，主电路二极管；20，保护电路二极管；21，阻尼电容；22，阻尼电阻；23，放电电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本实施例提出一种新型混合式直流断路器，其拓扑结构如图1所示，包括主流通支路01，转移支路02和耗能支路03，其中，主流通支路01中设置有机械开关04和辅助换流模块05串联。该主流通支路在正常运行工况下，机械开关04和辅助换流模块05的旁路开关07处于合闸状态，用于提供电流的通路。
如图1中，辅助换流模块05的拓扑图如图3所示，主要由可控半导体开关组件和旁路开关07并联而成，可控半导体开关组件包括两只反向串联的可控半导体开关IGBT(08、09)，旁路开关07为采用快速机械开关实现，具有与相应IGBT导通特性匹配，实现数10kA电流等级下电流切换能力。
并且，辅助换流模块05中的每个可控半导体开关IGBT两端均并联有保护电路，如图所示，IGBT(08)的两端并联IGBT保护电路(又称电力电子开关保护电路)12，IGBT保护电路12由阻尼电阻14、阻尼电容11、二极管10、放电电阻13组成，阻尼电阻14和阻尼电容11串联，二极管10并联于阻尼电阻14两端，阻尼电容11两端并联放电电阻13，二极管10的阳极与对应IGBT(08)的集电极连接，形成同一电位。该IGBT保护电路具有动态阻尼、过电压抑制、静态均压等功能。
如图1中，转移支路02上串设有若干个电力电子开关模块SM，该转移支路与隔离开关06串联，且该转移支路通过隔离开关06与主支路并联。耗能支路03上设置有避雷器组件，由非线性电阻阀片按照一定的方式级联而成，该耗能支路与转移支路02并联，用于吸收直流断路器分断过程中消耗系统中残余能量，实现转移支路02上的电流转移。
本实施例中，采用的电力电子开关模块SM的具体结构如图2-1所示，包括混合桥主电路15和非线性电阻阀片(简称MOV)17和电力电子开关保护电路16，其中非线性电阻阀片17并联在混合桥主电路15两端，混合桥主电路15为由全控半导体器件IGBT(18)和四只二极管19组成的桥式电路，可实现双向电流开通和关断。图2-1中，混合桥主电路15的两端与电力电子开关保护电路16并联，用于保护混合桥主电路15，该开关保护电路包括：阻尼电容21、二极管20、阻尼电阻22、放电电阻23。
其中，阻尼电容21和二极管20串联，共两组并联支路，其中一组支路是一个二极管20的阳极与一个阻尼电容21相连，另一组支路是另一个二极管20的阴极与另一个阻尼电容21相连，两组支路并联后与阻尼电阻22串联后，并联于混合桥主电路15两端。并且，放电电阻23并联在阻尼电容21两端，供阻尼电容21向放电电阻23中放电。作为其他实施方式，还可以设置两个阻尼电阻，每个阻尼电阻串设在一组并联支路中。
上述直流断路器中，断路器中设置隔离开关06的作用主要体现在以下两方面：
第一方面，由于隔离开关06与转移支路02中的各电力电子开关模块SM串联，隔离开关06用于在断路器处于断态运行状态时承受断路器的端间电压，避免转移支路各电力电子开关模块SM承受此端间电压。
第二方面，用于减少转移支路02中电力电子开关模块SM的串设数量。其原因在于：电力电子开关模块SM在转移支路02中的串设数量既需要考虑分断过程端间暂态电压，又需要考虑断路器在断态运行状态时的端间电压，并且，断路器在断态运行状态时的端间电压往往很大，例如，应用在10kV电压等级的直流系统中的断路器，其断态运行状态时的端间绝缘电压为75kV，假设一个电力电子开关模块SM承受的最高电压为3.6kV，那么，根据端间电压与单个电力电子开关模块SM承受的最高电压之间的比值，至少需要在转移支路02中串设21个电力电子开关模块SM；而本实施例中串联的隔离开关06，容易实现断态下耐受端间绝缘电压，避免了各电力电子开关模块SM承受此端间电压，各电力电子开关模块SM只需耐受断路器分断过程的暂态电压即可(约20kV)，因此，只需在转移支路02中串设6个电力电子开关模块SM即可。
本实施例中，直流断路器实现的工作原理如下：
直流断路器包括四种工作状态，分别为关合运行状态、断态运行状态、关合动作、分断动作，以关合运行状态作为直流断路器的初始工作状态，四种工作状态依次实现的顺序为关合运行状态-分断动作-断态运行状态-关合动作。
1)关合运行状态：
系统稳态运行工况下，直流断路器处于关合状态，直流断路器主流通支路01的机械开关04和辅助换流模块05中的旁路开关07处于合闸状态，为系统提供直流电流通路，隔离开关06处于合闸状态。
2)断态运行状态：
直流断路器处于断态运行工况下，主流通支路01的机械开关04处于分闸状态，辅助换流模块05的旁路开关07处于关合状态，隔离开关06处于分闸状态。
3)关合动作过程：
处于断态运行状态下的直流断路器，当直流断路器接收到系统合闸指令后，启动合闸程序，控制策略如下：
a.合闸隔离开关06；
b.导通转移支路02中的各电力电子开关模块SM，为直流系统提供暂时电流通路，产生电流；
c.检测系统电流并与设定的保护阈值做比较，若系统电流小于保护阈值，则判断为系统正常，合闸主流通支路01中的机械开关04，直流断路器进入关合运行状态；若系统电流大于保护阈值，则判断为系统故障，闭锁转移支路02中各电力电子开关模块SM的IGBT，系统电流由转移支路02转移到耗能支路03后，逐渐降低到零，当系统电流小于设定值后，分闸隔离开关06，直流断路器进入断态运行阶段。
4)分断动作过程：
处于关合运行状态下的直流断路器，当直流断路器接收到分断指令后，启动分断程序，分断系统运行的直流电流和故障短路电流。其大致过程是：当直流断路器接收分断指令后，首先下发主流通支路01上的IGBT器件(即辅助换流模块中的IGBT)导通指令，将系统电流由辅助换流模块SM1的旁路开关07转移到IGBT器件后，再分断旁路开关07；当分断旁路开关07后，导通转移支路02中的电力电子开关模块SM，将系统电流由主流通支路01转移到转移支路02后，闭锁主流通支路01的IGBT器件，并分断机械开关06。
图4给出了直流断路器的分断逻辑控制时序，结合图3给出的直流断路器整体拓扑，图4所示的辅助换流模块SM1结构拓扑，以及图2-2所给出的电力电子开关模块SM拓扑图，介绍如下具体的控制策略：
a.t0时刻故障发生；
b.t1时刻直流断路器接收到分断指令，并下发主流通支路上辅助换流模块05的旁路开关07分断指令和IGBT(08、09)的导通指令；
c.t2时刻，主流通支路上辅助换流模块05的旁路开关07达到刚分点，端间产生弧压，IGBT(08)的反向二极管和IGBT(09)导通，电流由旁路开关07转移到辅助换流模块05中的IGBT(08、09)；
d.t3时刻，IGBT(08、09)导通后延时Δt1，旁路开关07达到绝缘开距(相当于完全断开)，闭锁IGBT(08、09)，同时下发转移支路的电力电子开关模块SM中IGBT(18)的导通指令和机械开关04分断指令；
e.t4时刻，机械开关04达到绝缘开距，闭锁转移支路上电力电子开关模块SM的IGBT(18)，系统电流由混合桥主电路15转移到电力电子开关保护电路16中，向阻尼电容21充电，当电压大于设计的电压阈值U1后，非线性电阻阀片17动作，抑制回路杂散电感造成的暂态电压，保护混合桥主电路15的安全；
f.t5时刻，当转移支路上电力电子开关模块SM的组串总电压大于设计值U2后，耗能支路03导通，系统电流由转移支路02转移到耗能支路03，端间产生暂态电压；
g.t6时刻，耗能支路03完成系统残余电量耗散，端间电压降低到系统电压(图4的坐标中的粗线表示电压曲线，细线表示电流曲线)，分断结束。
以上是本实施例中直流断路器的基本工作原理，并且，该工作原理适用于符合图1所示的基本拓扑和图3辅助换流模块05、图2-1电力电子开关的详细拓扑结构。本实施例采用了隔离开关06，而减少电力电子开关模块SM的串设数量，进而降低断路器的成套成本。
本实施例提出的一种电力电子开关模块SM的具体结构如图2-1所示，可实现双向电流开通和关断，电力电子开关保护电路采用正反向关断电流的独立集成式设计，提高了断路器的电气性能，避免了断路器在动作过程中对电网质量的高频扰动。电力电子开关模块具有体积小、成本低、技术难度小的特点，可实现模块化设计、多组串联，解决了直流断路器分断后，端间电压振荡技术难题。
但本实施例转移支路中电力电子开关模块并不局限于图2-1的具体拓扑结构，因为现有电力电子开关模块SM的各种具体结构均适用于本实施例的直流断路器，还可以采用现有技术中的其他桥式电路或非桥式电路结构的电力电子开关模块代替，例如图2-2所示的由四个二极管和可控半导体开关组成的混合桥外保护电路，如图2-3所示的由四个二极管和可控半导体开关组成的混合桥内保护电路，如图2-4所示的由四个可控半导体开关组成的交叉桥式电路，如图2-5所示的可控半导体开关反向串联及保护电路组成的直串式电路等等。
本实施例的转移支路电力电子开关主电路和辅助换流模块保护电路中，设置放电电阻的目的，是为了在阻尼电容中存在较多能量时，提供放电通路，使阻尼电容中的能量通过放电电阻泄放，达到安全运行、安全检修维护目的。
本实施例的混合式直流断路器，具有开断电流大、运行损耗小、成本低的特点，与现有的混合式断路器相比，由于采用了隔离开关，承受断路器处于断态运行状态时的端间电压，大大减少了转移支路中电力电子开关模块的串设数量，能够使成本降低在50％以上，具有很高的市场应用价值。
本实施例的直流断路器，具有以下优点：
(1)在转移支路、耗能支路与主流通支路之间设置隔离开关，承受直流断路器断态下的端间电压应力，可减少转移支路电力电子混合桥模块串联组串数量，有效降低成本。
(2)主流通支路采用机械开关与辅助换流模块串联的方式，且辅助换流模块中设置有旁路开关，在断路器的正常运行工况下，辅助换流模块中的IGBT在直流断路器闭合时无需导通，机械开关和辅助换流模块的旁路开闭合，为系统直流电流提供电流通路，运行损耗小、无需水冷装置，运维简单，经济性能良好。
(3)辅助换流模块为两只IGBT反向串联，实现双向电流导通或关断，均不存在IGBT之间的均压和触发同步性技术难题，实现的技术难度较低。
(4)采用了转移支路电力电子开关模块关断双向电流独立式保护电路设计，能够实现断路器关断双向电流后，回路中不产生高频振荡漏电流。
与相同参数的无弧分断直流断路器相比，本发明的直流断路器可降低成本50％；与耦合负压直流断路器相比，本发明的直流断路器的技术性能更好，动作过程不影响电网质量，体积更小，器件是更少；与磁耦合混合式直流断路器相比，本发明的直流断路器的分断能力更大、运行可靠性和稳定性更高、成本降低50％。
综上所述，本发明的直流断路器体积小、成本低、开断电流大、开断速度快、运行损耗小、系统控制简单、技术性能优良的特点，并且本发明的直流断路器的经济效益较好，以±10kV/15kA直流断路器为例，单台可新增利润50万以上，利润率提高近30个百分点，具有很强的推广性和实用性。
本实施例中的直流断路器，由于主流通支路中采用了如图3所示的辅助换流模块，由于该模块中只含有两个IGBT，因此该辅助换流模块无法承受高电压等级，因此，含有该辅助换流模块的直流断路器适用于中压或低压电压等级的直流系统，作为其他实施方式，对直流断路器的主流通支路进行改进，在主流通支路中串设多个图4中的拓扑结构，就能够应用至高电压等级的直流系统中。
上述辅助换流模块的IGBT保护电路中，设置放电电阻的目的，是为阻尼电容中储存的能量提供放电通路，使阻尼电容中的能量通过放电电阻泄放，达到安全运行、安全检修维护目的。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，例如本实施例中，辅助换流模块SM1还可以采用图2所示的拓扑结构来代替，因此未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种混合式直流断路器，包括并联设置的主流通支路、转移支路和耗能支路，主流通支路中串设有机械开关和辅助换流模块，转移支路中串设有若干电力电子开关模块，耗能支路中串设有非线性电阻阀片，其特征在于，所述转移支路还串设有隔离开关；
所述电力电子开关模块包括电力电子开关主电路，电力电子开关主电路两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第一阻尼支路、第二阻尼支路和阻尼电阻；
第一阻尼支路和第二阻尼支路并联，第一阻尼支路和阻尼电阻串联，第一阻尼支路和阻尼电阻的串联端与所述电力电子开关主电路并联，第一阻尼支路中串设有第一阻尼电容和第一二极管；所述第二阻尼支路中串设有第二阻尼电容和第二二极管；第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接，第二二极管的阴极与所述第二阻尼电容连接，第一二极管的阳极与所述第一阻尼电容连接；
或者，
所述电力电子开关模块包括电力电子开关主电路，电力电子开关主电路两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第一阻尼支路、第二阻尼支路；
第一阻尼支路和第二阻尼支路并联，第一阻尼支路中串设有第一阻尼电容、第一二极管和第一阻尼电阻；第二阻尼支路中串设有第二阻尼电容、第二二极管和第二阻尼电阻；第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极连接，第二二极管的阴极与所述第二阻尼电容连接，第一二极管的阳极与所述第一阻尼电容连接；
所述辅助换流模块包括：
可控半导体开关组件，该组件包括两个反向串联的可控半导体开关；
旁路开关，该旁路开关与所述可控半导体开关组件并联；
每个可控半导体开关两端并联有开关保护电路，所述开关保护电路包括第三阻尼电阻、第三阻尼电容、第三二极管，其中，第三阻尼电阻和第三阻尼电容串联，第三二极管并联于第三阻尼电阻两端，第三二极管的阳极与对应可控半导体开关的集电极连接，第三二极管的阴极与第三阻尼电容的一端连接，对应可控半导体开关发射极与所述第三阻尼电容的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述耗能支路与所述转移支路中的电力电子开关模块并联。
3.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述第一阻尼电容两端并联有第一放电电阻，所述第二阻尼电容两端并联有第二放电电阻。
4.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述电力电子开关主电路两端并联有非线性电阻阀片。
5.根据权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述第三阻尼电容两端并联有第三放电电阻。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010561828.XA CN111900703B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种混合式直流断路器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010561828.XA CN111900703B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种混合式直流断路器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111900703A CN111900703A (zh) | 2020-11-06 |
| CN111900703B true CN111900703B (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=73206305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010561828.XA Active CN111900703B (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种混合式直流断路器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111900703B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114696300B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-06-06 | 清华大学 | 基于三绕组耦合电抗器的混合式直流断路器及控制方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106207953A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-07 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 大功率混合式直流断路器 |
| CN109193580A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-11 | 山东大学 | 一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构及控制方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106300291A (zh) * | 2016-08-27 | 2017-01-04 | 天津大学 | 基于igbt的混合式高压直流断路器 |
| CN106711977B (zh) * | 2016-11-22 | 2019-04-12 | 平高集团有限公司 | 一种高压直流断路器及用于高压直流断路器的通流支路 |
| CN107453336A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-12-08 | 全球能源互联网研究院 | 一种级联全桥直流断路器 |
| CN107947132B (zh) * | 2017-11-30 | 2019-03-19 | 天津大学 | 一种具有重合闸功能的微损耗组合机械式直流断路器 |
| CN109494693A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-03-19 | 北京交通大学 | 一种降低重合闸冲击的混合式直流断路器及控制方法 |
| CN109768528A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-17 | 浙江大学 | 一种基于串联电容器的机械开关式直流断路器及其故障处理策略 |
| CN110752590B (zh) * | 2019-10-17 | 2022-02-22 | 北京平高清大科技发展有限公司 | 一种三端口混合式直流断路器 |
-
2020
- 2020-06-18 CN CN202010561828.XA patent/CN111900703B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106207953A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-07 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 大功率混合式直流断路器 |
| CN109193580A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-11 | 山东大学 | 一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构及控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111900703A (zh) | 2020-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106207953B (zh) | 大功率混合式直流断路器 | |
| KR101968459B1 (ko) | 직류 전류 차단 장치 및 그 제어 방법 | |
| CN103972855B (zh) | 一种使线路双向电流分断的装置及其控制方法 | |
| CN109873407B (zh) | 一种环形桥式多端口混合直流断路器 | |
| CN110021919B (zh) | 集约型桥式多端口混合直流断路器及控制方法 | |
| CN110970875A (zh) | 一种用于直流电网的组合限流型直流断路器 | |
| CN104900444A (zh) | 直流断路器的拓扑结构及其控制方法 | |
| CN104980137A (zh) | 一种强迫换流型全固态高速直流断路器和换流开关 | |
| Ding et al. | A multi-port DC circuit breaker with fault-current limiting capability | |
| CN111509663A (zh) | 一种二极管桥式多端口混合式直流断路器及其控制方法 | |
| CN112086939B (zh) | 一种机械开关并联的自然换流型直流断路器及控制方法 | |
| CN112865040A (zh) | 多端口直流断路器及其控制方法 | |
| CN113422360A (zh) | 一种直流断路器及控制方法 | |
| WO2022183696A1 (zh) | 一种多功能多端口混合式直流断路器及控制方法 | |
| CN111371100A (zh) | 具备故障限流及断路功能的复合型直流潮流控制器 | |
| CN111900703B (zh) | 一种混合式直流断路器 | |
| CN214314552U (zh) | 一种多功能多端口混合式直流断路器 | |
| CN112600400A (zh) | 一种柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑 | |
| CN110752590A (zh) | 一种三端口混合式直流断路器 | |
| CN207426678U (zh) | 一种混合式直流断路器及直流输配电系统的电路拓扑结构 | |
| Yan et al. | A Review of Design Methods for Energy Absorption Path Design in High Voltage Direct Current Circuit Breaker | |
| CN214228117U (zh) | 柔性直流输电系统集中式耗能装置拓扑 | |
| CN114597872B (zh) | 直流断路器及其控制方法、电子设备 | |
| CN112865044A (zh) | 一种电流注入式直流断路器及控制方法 | |
| CN210744758U (zh) | 一种基于超导限流器的多端直流输电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |