CN113299505B - 一种混合限流开断直流断路器 - Google Patents

Abstract

公开了一种混合限流开断直流断路器，直流断路器中，充能支路并联在电流主回路中的电感L1两端，二极管D的正极与电流主回路中电感一侧相连，负极与电容C的正极相连；原边支路并联在充能支路中电容C两端，半控型功率半导体T2正极一端与电容C正极一侧相连，且副边支路并联在电流主回路高速机械开关S1两端，原副边线圈同名端在异侧；通过测量电流主回路的电流幅值和变化率、电力电子支路的电流幅值和变化率和磁耦合模块中充能支路中电容C的电压来控制高速机械开关、电力电子支路中功率半导体器件T1和磁耦合模块原边支路中功率半导体器件T2动作。

Description

一种混合限流开断直流断路器

技术领域

本发明涉及直流断路器领域，特别涉及一种混合限流开断直流断路器。

背景技术

混合式直流断路器具有通流能力强、关断速度快、通态损耗小等优点，近年来一直是业界研究热点。随着直流供电系统的进一步发展，新型的直流系统对于供电可靠性提出了更高的要求。而现阶段的混合式直流断路器大多通过制造和短路电流相反的振荡电流制造人工过零点，将电流从主支路转移出来，从而实现直流分段的目的。此种开断方式需要预充电电容，造成控制复杂、成本高昂。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种大容量混合限流开断直流断路器，通过控制电力电子支路和磁耦合熔断模块配合，且利用短路电流的高电流上升率对转移电容器充电，实现全电流范围快速开断。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种混合限流开断直流断路器包括电流主回路、电力电子支路、能量耗散支路、熔断器支路、磁耦合模块、在线监测系统、控制系统、出线端C1和出线端C2，所述电流主回路包括电感L1和高速机械开关S1，高速机械开关S1一端与电感L1串联后和断路器出线端C1相连，另一端和断路器出线端C2直接相连，电力电子支路和能量耗散支路分别并联所述高速机械开关S1，磁耦合模块中，二极管D和电容C串联组成充能支路，磁耦合原边线圈和半控型功率半导体器件T2串联组成原边支路，磁耦合副边线圈和熔断器串联组成副边支路，所述充能支路并联在电流主回路中的电感L1两端，二极管D的正极与电流主回路中电感一侧相连，负极与电容C的正极相连；所述原边支路并联在充能支路中电容C两端，半控型功率半导体T2正极一端与电容C正极一侧相连，且所述副边支路并联在电流主回路高速机械开关S1两端，原副边线圈同名端在异侧；

所述在线监测系统测量流经所述出线端C1或C2的电流以及电流方向、流经所述电流主回路的电流、流经所述电力电子支路的电流、流经所述能量耗散支路的电流、流经所述磁耦合模块中所述原边支路和副边支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压、所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压和所述高速机械开关的开关位移，通过测量所述电流主回路的电流幅值和变化率、所述电力电子支路的电流幅值和变化率和所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压来控制所述高速机械开关、电力电子支路中功率半导体器件T1和磁耦合模块原边支路中功率半导体器件T2动作。

所述的混合限流开断直流断路器中，在线监测系统包括用于测量系统电流状态的电流传感器D0、用于测量主回路电流状态的电流传感器D1、用于测量电力电子支路电流状态的电流传感器D2、用于测量能量耗散支路电流状态的电流传感器D3、用于测量磁耦合模块原边支路电流状态的电流传感器D4、用于测量磁耦合模块副边支路电流状态的电流传感器D5、用于测量高速机械开关的断口电压的电压传感器Vhss、用于测量电容C两端电压状态的电压传感器Vc、用于测量高速机械开关的运动状态的位移传感器Pd、用于测量断路器环境温度的温度传感器D6，以及相应的信号调理电路的、A/D转换模块和通信模块。

所述的混合限流开断直流断路器中，系统正常通流状态下，系统电流从所述电流主回路流过，此时电力电子支路和磁耦合模块中所有的半控型功率半导体器件均未被触发，电力电子支路和磁耦合模块中没有电流，能量耗散支路的导通阈值比系统电压低，没有电流流过，

正常运行时，当控制系统收到分闸指令，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1上没有感应电压，电容C未充电，机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发全控型功率半导体器件T1，完成电流强制过零，实现开断，

发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1产生感应电压，电容C充电，高速机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发半控型功率半导体器件T2，完成电流强制过零，实现开断。

所述的混合限流开断直流断路器中，控制系统包括人机交互模块、电流滤波处理模块、电流主回路电流di/dt计算模块和通信模块。

所述的混合限流开断直流断路器中，所述高速机械开关S1包括基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

所述的混合限流开断直流断路器中，所述能量耗散支路包括以下器件的单个或者组合：有金属氧化物避雷器、线路型金属氧化物避雷器、无间隙线路型金属氧化物避雷器、全绝缘复合外套金属氧化物避雷器、可卸式避雷器。

所述的混合限流开断直流断路器中，所述磁耦合模块中，预充电电容C、晶闸管T和电流互感器的原边串联。

所述的混合限流开断直流断路器中，全控型功率半导体器件T1为单向导通的半控型器件，半控型器件是以下器件的单个器件或是组合：GTO、晶闸管、IGBT。

所述的混合限流开断直流断路器中，电力电子支路包括多个串联的功率半导体器件，其均为单向导通的功率半导体器件。

所述的混合限流开断直流断路器中，所述半控型功率半导体器件T2包括多个串并联的晶闸管。

本发明中，所述的断路器正常开断时，机械开关拉开，电流转移至电力电子支路，随后电力电子支路关断，当电力电子支路两端的电压达到过能量耗散支路的导通阈值时，能量耗散支路导通，完成开断。发生短路故障时，首先磁耦合电容器在短路电流作用下预充电，随后机械开关拉开燃弧，经过一段时间后触发磁耦合原边放电，电流转移至熔断器中，熔断器开断故障电流，能够满足目前直流配电网安全、可靠、经济的要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是断路器本体结构示意图；

图2是断路器控制系统传感器分布示意图；

图3(a)至图3(e)是本发明断路器关断系统电流时的一种结构示意图；

图4(a)至图4(e)是本发明断路器关断短路电流时的一种结构示意图；

图5是本发明控制系统框图；

图6是一种基于本发明的双向开断断路器拓扑结构图；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图图1至图6更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明的一个实施例的混合限流开断直流断路器的结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种混合限流开断直流断路器，一种混合限流开断直流断路器包括电流主回路、电力电子支路、能量耗散支路、熔断器支路、磁耦合模块、在线监测系统、控制系统、出线端C1和出线端C2，所述电流主回路包括电感L1和高速机械开关S1，高速机械开关S1一端与电感L1串联后和断路器出线端C1相连，另一端和断路器出线端C2直接相连，电力电子支路和能量耗散支路分别并联所述高速机械开关S1，磁耦合模块中，二极管D和电容C串联组成充能支路，磁耦合原边线圈和半控型功率半导体器件T2串联组成原边支路，磁耦合副边线圈和熔断器串联组成副边支路，所述充能支路并联在电流主回路中的电感L1两端，二极管D的正极与电流主回路中电感一侧相连，负极与电容C的正极相连；所述原边支路并联在充能支路中电容C两端，半控型功率半导体T2正极一端与电容C正极一侧相连，且所述副边支路并联在电流主回路高速机械开关S1两端，原副边线圈同名端在异侧；

所述在线监测系统测量流经所述出线端C1或C2的电流以及电流方向、流经所述电流主回路的电流、流经所述电力电子支路的电流、流经所述能量耗散支路的电流、流经所述磁耦合模块中所述原边支路和副边支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压、所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压和所述高速机械开关的开关位移，通过测量所述电流主回路的电流幅值和变化率、所述电力电子支路的电流幅值和变化率和所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压来控制所述高速机械开关、电力电子支路中功率半导体器件T1和磁耦合模块原边支路中功率半导体器件T2动作。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，在线监测系统包括用于测量系统电流状态的电流传感器D0、用于测量主回路电流状态的电流传感器D1、用于测量电力电子支路电流状态的电流传感器D2、用于测量能量耗散支路电流状态的电流传感器D3、用于测量磁耦合模块原边支路电流状态的电流传感器D4、用于测量磁耦合模块副边支路电流状态的电流传感器D5、用于测量高速机械开关的断口电压的电压传感器Vhss、用于测量电容C两端电压状态的电压传感器Vc、用于测量高速机械开关的运动状态的位移传感器Pd、用于测量断路器环境温度的温度传感器D6，以及相应的信号调理电路的、A/D转换模块和通信模块。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，系统正常通流状态下，系统电流从所述电流主回路流过，此时电力电子支路和磁耦合模块中所有的半控型功率半导体器件均未被触发，电力电子支路和磁耦合模块中没有电流，能量耗散支路的导通阈值比系统电压低，没有电流流过，

正常运行时，当控制系统收到分闸指令，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1上没有感应电压，电容C未充电，机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发全控型功率半导体器件T1，完成电流强制过零，实现开断，

发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1产生感应电压，电容C充电，高速机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发半控型功率半导体器件T2，完成电流强制过零，实现开断。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，控制系统包括人机交互模块、电流滤波处理模块、电流主回路电流di/dt计算模块和通信模块。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，所述高速机械开关S1包括基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，所述能量耗散支路包括以下器件的单个或者组合：有金属氧化物避雷器、线路型金属氧化物避雷器、无间隙线路型金属氧化物避雷器、全绝缘复合外套金属氧化物避雷器、可卸式避雷器。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，所述磁耦合模块中，预充电电容C、晶闸管T和电流互感器的原边串联。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，全控型功率半导体器件T1为单向导通的半控型器件，半控型器件是以下器件的单个器件或是组合：GT0、晶闸管、IGBT。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，电力电子支路包括多个串联的功率半导体器件，其均为单向导通的功率半导体器件。

所述的混合限流开断直流断路器的优选实施例中，所述半控型功率半导体器件T2包括多个串并联的晶闸管。

在线监测系统传感器在混合式断路器中的分布如图2所示，在线监测系统包括：用于测量系统电流状态的电流传感器D0、用于测量主回路电流状态的电流传感器D1、用于测量电力电子支路电流状态的电流传感器D2，用于测量能量耗散支路电流状态的电流传感器D3，用于测量磁耦合模块原边支路电流状态的电流传感器D4，用于测量磁耦合模块副边支路电流状态的电流传感器D5，用于测量高速机械开关的断口电压的电压传感器Vhss，用于测量电容C两端电压状态的电压传感器Vc，用于测量高速机械开关的运动状态的位移传感器Pd，用于测量断路器环境温度的温度传感器D6。

图3(a)至图3(e)和图4(a)至图4(e)给出了断路器具体开断过程中，电流转移的过程，下文将结合图3(a)至图3(e)和图4(a)至图4(e)说明当断路器开断系统电流和短路电流的过程。

开断额定电流时开断过程：

(1)如图3(a)所示，正常通流状态下，系统电流从出线端C1流入，经过电感L1和机械开关后从出线端C2流出；

(2)如图3(b)所示，当控制系统收到上级控制系统的分闸指令，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，然后依照事先在线监测系统返回的信息，控制系统按照特定的时序触发全控型功率半导体器件T1。高速机械开关开始打开，根据高速机械开关的响应特性，此时并未打开，电流仍从主回路流过；

(3)如图3(c)所示，由于电弧电压的升高和全控型功率半导体器件T1的导通，主回路电流过零，机械开关由于电流过零熄弧，主回路完全打开，电流从主回路转移至电力电子支路；

(4)如图3(d)所示，电流全部转移至全控型功率半导体器件T1后对T1发出关断信号，电力电子支路的电流快速降低至零，同时支路两端电压快速上升。当电力电子支路两端电压超过过能量耗散支路的导通阈值时，能量耗散支路导通，电流快速向过电压限制支路转移；

(5)如图3(e)所示，当电力电子支路电流过零时，全控型功率半导体器件T1过零关断，由于系统电压小于过电压限制支路的导通阈值，过电压限制支路恢复高阻抗状态，开断过程完成；

开断短路电流时开断过程：

(1)如图4(a)所示，正常通流状态下，系统电流从出线端C1流入，经过电感L1和机械开关后从出线端C2流出；

(2)如图4(b)所示，当检测系统检测到系统发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，高速机械开关开始打开，根据高速机械开关响应特性，此时并未打开，电流仍从主回路流过；与此同时，由于短路电流的快速上升，电流主回路中电感L1上感应出左正右负的感应电压并通过二极管对磁耦合模块充能回路中的电容C1充电；

(3)如图4(c)所示，当控制系统检测到电容C1的电压达到设定值，控制系统按照特定的时序触发半控型功率半导体器件T2，通过磁耦合在副边线圈中产生左负右正的电压。主回路电流过零，机械开关由于电流过零熄弧，主回路完全打开，电流从主回路转移至副边支路；

(4)如图4(d)所示，当副边支路电流上升至熔断器电流阈值，熔断器断开，副边支路两端电压快速上升。当副边支路两端电压超过过能量耗散支路的导通阈值时，能量耗散支路导通，电流快速向过能量耗散支路转移；

(5)如图4(e)所示，由于系统电压小于过电压限制支路的导通阈值，过电压限制支路恢复高阻抗状态，开断过程完成；

图5给出了本发明控制系统的结构示意图。所述控制系统包括：信号调理电路，高速AD，处理器和人机交互界面。所述系统电流大小、所述电流主回路的电流，电力电子支路的电流、能量耗散支路的电流、高速机械开关断口电压、磁耦合模块充能支路的电容电压幅值、高速机械开关位移的数值，经过滤波放大，进入AD处理计算，所述计算包括但不限于电流主回路电流和，D0或D1所探测的电流的幅值及变化率di/dt的计算，经过处理器的保护算法和延时控制后，进行高速机械开关控制，功率半导体器件控制，所述人机交互界面实时显示混合式断路器状态及各类计算结果，所述通信系统向上级系统发送故障波形，接收上级控制系统的控制命令。

在一个实施例中，混合式断路器通过控制电力电子支路和磁耦合熔断模块配合，且利用短路电流的高电流上升率对转移电容器充电，实现全电流范围快速开断。正常运行时，控制系统收到上级控制系统的分闸指令，控制系统发出分闸指令，当电力电子支路两端的电压达到过能量耗散支路的导通阈值时，能量耗散支路导通，电力电子支路两端电压被限制在一定范围；控制系统监测电流主回路和电力电子支路的电流幅值和电流变化率，并根据监测结果控制高速机械开关和电力电子支路按照一定时序动作。发生短路故障时，当副边支路两端的电压达到过能量耗散支路的导通阈值时，能量耗散支路导通，副边支路两端电压被限制在一定范围；控制系统监测电流主回路和副边支路的电流幅值和电流变化率以及充电支路电容C1的电压，并根据监测结果控制高速机械开关和原边支路的晶闸管T2按照一定时序动作。

在一个实施例中，混合限流开断直流断路器由电流主回路、电力电子支路、能量耗散支路、熔断器支路、在线监测系统和控制系统组成。其中电力电子支路、能量耗散支路和电流主回路中高速机械开关S1并联，磁耦合模块的原边回路和电流主回路中电感L1并联，副边支路和电流主回路的高速机械开关S1并联。电流主回路通过出线端C1和C2引出。其特征在于：

(1)所述电流主回路其中：高速机械开关S1一端与电感L1串联后和断路器出线端C1相连，另一端和断路器出线端C2直接相连；

(2)所述电力电子支路其中：全控性功率半导体器件T1并联于电流主回路高速机械开关S1两端；

(3)所述磁耦合模块其中：二极管D和电容C串联组成充能支路，磁耦合原边线圈和半控型功率半导体器件T2串联组成原边支路，磁耦合副边线圈和熔断器串联组成副边支路。其中：

(A)所述充能支路并联在电流主回路中的电感L1两端，二极管D的正极与电流主回路中电感一侧相连，负极与电容C的正极相连；

(B)所述原边支路并联在充能支路中电容C两端，半控型功率半导体T2正极一端与电容C正极一侧相连，并且：

所述副边支路并联在电流主回路高速机械开关S1两端，原副边线圈同名端在异侧；

(D)所有功率半导体器件均为单向导通的功率半导体器件；

(3)所述在线监测系统测量流经所述出线端C1或C2的电流以及电流方向、流经所述电流主回路的电流、流经所述电力电子支路的电流、流经所述能量耗散支路的电流、流经所述磁耦合模块中所述原边支路和副边支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压、所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压和所述高速机械开关的开关位移，通过测量所述电流主回路的电流幅值和变化率、所述电力电子支路的电流幅值和变化率和所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压来控制所述高速机械开关、电力电子支路中功率半导体器件T1和磁耦合模块原边支路中功率半导体器件T2动作。

其中，断路器正常通流状态下，系统电流从所述电流主回路流过，此时电力电子支路和磁耦合模块中所有的半控型功率半导体器件均未被触发，电力电子支路和磁耦合模块中没有电流。能量耗散支路的导通阈值比系统电压低，没有电流流过。

正常运行时，当控制系统收到上级控制系统的分闸指令，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1上没有感应电压，电容C未充电。由于高速机械开关的响应特性所致，此时机械开关仍处于闭合状态。然后依照事先在线监测系统返回的信息，控制系统按照特定的时序触发全控型功率半导体器件T1，完成电流强制过零，实现开断。

当发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1产生感应电压，电容C充电。由于高速机械开关的响应特性所致，此时机械开关仍处于闭合状态。然后依照事先在线监测系统返回的信息，控制系统按照特定的时序触发半控型功率半导体器件T2，完成电流强制过零，实现开断。

在一个实施例中，图6所示的双向开断断路器拓扑结构图可以进行双向开断。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种混合限流开断直流断路器，其包括电流主回路、电力电子支路、能量耗散支路、磁耦合模块、在线监测系统、控制系统、出线端C1和出线端C2，其特征在于：所述电流主回路包括电感L1和高速机械开关S1，高速机械开关S1一端与电感L1串联后和断路器出线端C1相连，另一端和断路器出线端C2直接相连，电力电子支路和能量耗散支路分别并联所述高速机械开关S1，磁耦合模块中，二极管D和电容C串联组成充能支路，磁耦合原边线圈和半控型功率半导体器件T2串联组成原边支路，磁耦合副边线圈和熔断器串联组成副边支路，所述充能支路并联在电流主回路中的电感L1两端，二极管D的正极与电流主回路中电感一侧相连，负极与电容C的正极相连；所述原边支路并联在充能支路中电容C两端，半控型功率半导体器件T2正极一端与电容C正极一侧相连，且所述副边支路并联在电流主回路高速机械开关S1两端，原副边线圈同名端在异侧；所述在线监测系统测量流经所述出线端C1或C2的电流以及电流方向、流经所述电流主回路的电流、流经所述电力电子支路的电流、流经所述能量耗散支路的电流、流经所述磁耦合模块中所述原边支路和副边支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压、所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压和所述高速机械开关的开关位移，通过测量所述电流主回路的电流幅值和变化率、所述电力电子支路的电流幅值和变化率和所述磁耦合模块中所述充能支路中电容C的电压来控制所述高速机械开关、电力电子支路中功率半导体器件T1和磁耦合模块原边支路中半控型功率半导体器件T2动作。

2.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：在线监测系统包括用于测量系统电流状态的电流传感器D0、用于测量电流主回路电流状态的电流传感器D1、用于测量电力电子支路电流状态的电流传感器D2、用于测量能量耗散支路电流状态的电流传感器D3、用于测量磁耦合模块原边支路电流状态的电流传感器D4、用于测量磁耦合模块副边支路电流状态的电流传感器D5、用于测量高速机械开关的断口电压的电压传感器Vhss、用于测量电容C两端电压状态的电压传感器Vc、用于测量高速机械开关的运动状态的位移传感器Pd、用于测量断路器环境温度的温度传感器D6，以及相应的信号调理电路、A/D转换模块和通信模块。

3.根据权利要求2所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：系统正常通流状态下，系统电流从所述电流主回路流过，此时电力电子支路中的功率半导体器件T1和磁耦合模块中的半控型功率半导体器件T2均未被触发，电力电子支路和磁耦合模块中没有电流，能量耗散支路的导通阈值比系统电压低，没有电流流过，

正常运行时，当控制系统收到分闸指令，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1上没有感应电压，电容C未充电，高速机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发功率半导体器件T1，完成电流强制过零，实现开断，

发生短路故障时，控制系统发出分闸指令，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关开始动作，电感L1产生感应电压，电容C充电，高速机械开关仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，控制系统按照预定的时序触发半控型功率半导体器件T2，完成电流强制过零，实现开断。

4.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于，控制系统包括人机交互模块、电流滤波处理模块、电流主回路电流di/dt计算模块和通信模块。

5.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：所述高速机械开关S1为基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

6.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：所述能量耗散支路包括以下器件的单个或者组合：线路型金属氧化物避雷器、全绝缘复合外套金属氧化物避雷器。

7.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：功率半导体器件T1为单向导通的半控型器件，半控型器件是以下器件的单个器件或是组合：GTO、晶闸管、IGBT。

8.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：电力电子支路包括多个串联的功率半导体器件，其均为单向导通的功率半导体器件。

9.根据权利要求1所述的混合限流开断直流断路器，其特征在于：所述半控型功率半导体器件T2包括多个串并联的晶闸管。

Images