CN206619906U - 一种直流断路器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种直流断路器，包括转移支路，转移支路上串设有至少一个IGBT电子模块，IGBT电子模块由IGBT器件按照设定的拓扑结构连接而成；每个IGBT电子模块均并联有旁路开关，用于将出现故障的IGBT电子模块短路。由于本实用新型所提供的技术方案，在各IGBT电子模块的两端并联有旁路开关，而不是在各IGBT器件的两端设置旁路开关，从而减少了旁路开关的数量，不仅节约了成本，而且能够简化控制逻辑的复杂程度。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种直流断路器。
背景技术
目前，高压直流输电技术已经在我国得到了广泛的应用，尤其是柔性直流输电技术，更是使直流输电技术应用到了近距离、小容量的输电场合。
高压直流断路器是柔性直流输电系统中非常重要的设备。按照直流断路器的工作原理，可将其分为机械式断路器、全固态断路器和混合式断路器，其中混合式断路器由于其通态损耗少、开断时间短、无需专用冷却等优点，被广泛应用在柔性直流输电系统中。
混合式直流断路器如图1所示，包括相互并联的主通流支路、转移支路和耗能支路，其中主通流支路上串设有快速隔离开关和电子负载开关，电子负载开关由多个IGBT构成的模块串联而成；转移支路由多个IGBT电子模块串联而成，每个IGBT电子模块都由多个IGBT器件按照设定的拓扑结构进行连接，用于实现某个特定的功能，如图2是由四个IGBT器件T1、T2、T3和T4组成的IGBT电子模块，并且这四个IGBT器件上分别并联有防反二极管D1、D2、D3和D4；图3是由两个IGBT器件T5和T6串联而成的IGBT电子模块，并且这两个IGBT器件上分别并联有防反二极管D5和D6；还有按照其他拓扑结构连接而成的电子模块，这里不一一列举。耗能支路上设置有避雷器，通过控制IGBT电子模块，能够将转移支路上的电能转移到耗能支路上消耗。
IGBT电子模块中的IGBT器件在正常情况下有导通、截止、开通瞬间和关断瞬间四种工作状态，比如在转移支路中，如果某个IGBT器件发生故障，就会导致相应的IGBT电子模块失效，形成断路，而此时转移支路中的电能不能够快速的转移到耗能支路上，在此过程中就可能出现电弧等危害现象，甚至导致整个系统无法正常工作。为了防止出现这种情况，常用的方法是在每个IGBT器件的两端都并联一个旁路开关，在当某个IGBT器件出现故障时，将相应的旁路开关闭合，使系统能够正常工作。但是这种方法不仅需要设置大量的旁路开关，成本较高，而且还需控制大量的旁路开关，其控制逻辑也比较复杂，容易出现错误，可靠性较差。
目前，部分型号的IGBT器件存在“短时失效”现象，即当IGBT器件发生故障时，该IGBT器件会在短时间内以短路形式工作，器件中仍会流通电流；但是短路时间过后，该IGBT器件将处于断路状态。为此，配置了故障检测装置，可以通过检测各IGBT器件集电极C和发射极E之间的压降来判断相应的IGBT是否出现故障。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种直流断路器，用于解决现有技术中在每个IGBT器件两端设置旁路开关时，成本较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
一种直流断路器，包括转移支路，转移支路上串设有至少一个IGBT电子模块，IGBT电子模块由IGBT器件按照设定的拓扑结构连接而成；每个IGBT电子模块均并联有旁路开关，用于将出现故障的IGBT电子模块短路。
进一步的，还包括设置在各IGBT器件处的IGBT故障检测装置，用于通过检测各IGBT器件集电极与发射极之间的通态压降是否超过设定值来判断各IGBT器件是否出现故障。
进一步的，所述旁路开关为快速机械开关。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种直流断路器，当某个IGBT电子模块中的IGBT器件出现故障时，将该IGBT电子模块的旁路开关闭合即可。由于本实用新型所提供的技术方案，是在各IGBT电子模块的两端并联旁路开关，而不是在各IGBT器件的两端设置旁路开关，从而减少了旁路开关的数量，不仅节约了成本，而且能够简化控制逻辑的复杂程度。
配置有故障检测装置，通过检测每个IGBT器件集电极与发射极之间的通态压降，来判断相应的IGBT器件是否发生故障，检测方法比较简单。
旁路开关设置为快速机械开关，方便对其进行控制，同时能承载大电流。
附图说明
图1为现有技术中直流断路器的拓扑结构；
图2为现有技术直流断路器中第一种IGBT电子模块的拓扑结构；
图3为现有技术直流断路器中第二种IGBT电子模块的拓扑结构；
图4为实施例中直流断路器的拓扑结构；
图5为实施例所提供的直流断路器中第一种IGBT电子模块的拓扑结构；
图6为实施例所提供的直流断路器中第二种IGBT电子模块的拓扑结构。
具体实施方式
本实用新型的目的在于提供一种直流断路器，用于解决现有技术中在每个IGBT器件两端设置旁路开关时，成本较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
包括转移支路，转移支路上串设有至少一个IGBT电子模块，IGBT电子模块由IGBT器件按照设定的拓扑结构连接而成；每个IGBT电子模块均并联有旁路开关，用于将出现故障的IGBT电子模块短路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种直流断路器，当某个IGBT电子模块中的IGBT器件出现故障时，将该IGBT电子模块的旁路开关闭合即可。由于本实用新型所提供的技术方案，在各IGBT电子模块的两端并联有旁路开关，而不是在各IGBT器件的两端设置旁路开关，从而减少了旁路开关的数量，不仅节约了成本，而且能够简化控制逻辑的复杂程度。
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实例提供一种直流断路器，其拓扑结构如图4所示，包括相互并联的主通流支路、转移支路和耗能支路，其中主通流支路上串设有快速隔离开关和电子负载开关，电子负载开关由多个IGBT构成的模块串联而成；转移支路由多个IGBT电子模块串联而成，每个IGBT电子模块均包括多个IGBT器件，每个IGBT器件配备有驱动及故障检测装置。耗能支路上串设有多个避雷器，每个避雷器与转移支路中某些串联的IGBT电子模块并联。
本实施例所提供的直流断路器，其中每个IGBT电子模块中的每个IGBT器件都设有故障检测装置，各故障检测装置用于检测对应IGBT器件继电器与发射极之间的电流，通过各IGBT器件集电极与发射极之间的通态压降是否超过设定值来判断各IGBT器件是否出现故障
本实例所提供的直流断路器，其中每个IGBT电子模块都并联有作为旁路开关的快速机械开关，这些旁路开关在正常情况下处于断开状态，当故障检测装置检测到某个IGBT器件出现故障时，将该IGBT器件所属的IGBT电子模块的旁路开关闭合。
如当IGBT电子模块的拓扑结构为图2或图3所提供的拓扑结构时，其分别并联旁路开关K和K’后的拓扑结构如图5和图6所示，如果故障检测装置检测到IGBT器件T1-T4任何一个出现故障，则闭合旁路开关K；如果故障检测装置检测到IGBT器件T5或T6出现故障时，则闭合旁路开关K’，相应的IGBT电子模块就会被旁路开关短路不再工作，电流从旁路中流过。
在本实施例中，通过检测各IGBT器件集电极C与发射极E之间压降是否超过定值，来判断其是否出现故障；作为其他实施方式，可以通过其他方式检测各IGBT器件是否出现故障，如检测各IGBT器件的电阻，当某个IGBT器件的电阻值超过设定值时，可以判断该IGBT器件出现故障；又如在每次下发触发脉冲后随即判断能否正常接收到IGBT器件的状态回报信号，从而判断该IGBT器件是否出现故障。
在本实施例中，各旁路开关为快速机械开关；作为其他实施方式，各旁路开关可以为其他可控的开关。
以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种直流断路器，包括转移支路，转移支路上串设有至少一个IGBT电子模块，IGBT电子模块由IGBT器件按照设定的拓扑结构连接而成；其特征在于，每个IGBT电子模块均并联有旁路开关，用于将出现故障的IGBT电子模块短路。
2.根据权利要求1所述的一种直流断路器，其特征在于，还包括设置在各IGBT器件处的IGBT故障检测装置，用于通过检测各IGBT器件集电极与发射极之间的通态压降是否超过设定值来判断各IGBT器件是否出现故障。
3.根据权利要求1所述的一种直流断路器，其特征在于，所述旁路开关为快速机械开关。
Priority Applications (1)
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| CN201720279216.5U CN206619906U (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 一种直流断路器 |
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| CN201720279216.5U CN206619906U (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 一种直流断路器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN206619906U true CN206619906U (zh) | 2017-11-07 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN206619906U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107994553A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种混合式直流断路器及其分断方法 |
| CN109361202A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-02-19 | 许继集团有限公司 | 一种电流注入式断路器 |
| WO2022102874A1 (ko) * | 2020-11-11 | 2022-05-19 | 전남대학교 산학협력단 | 고속 dc 차단기 |
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2017
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