WO2017181928A1 - 一种桥式电路、直流电流分断装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种桥式电路，包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块。H桥开关模块包括四个功率半导体开关器件（Q1，Q2，Q3，Q4），每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与全桥模块的两个桥臂相互并联。还涉及一种由前述桥式电路级联而成的直流电流分断装置及其控制方法。直流分断装置引入缓冲及重合闸模块后，重合闸操作产生的线路电压振荡小。

Description

一种桥式电路、直流电流分断装置及其控制方法 技术领域
本发明属于直流分断装置技术领域，特别涉及一种桥式电路及其控制方法，以及基于该桥式电路的直流分断装置及其控制方法。
背景技术
随着多端直流输电技术的发展，高压直流断路器将成为保证系统安全稳定运行的关键设备之一。
中国专利公开号CN102823121A公开了用于限制电力传输或分配线的电流和使其断路的装置中的开关模块，其功率半导体开关器件两端均并联有一个RCD缓冲电路，或每两个反向串联连接的功率半导体开关器件共用一个全桥RCD缓冲电路。由于直流断路器分断电流大，功率半导体开关器件多采用压接式器件。RCD缓冲电路仅可安装在狭窄的散热器和压接式功率半导体开关器件的厚度空间内，厚度往往在50mm～80mm之间，不利于二极管和电容的选型与安装。此外，直流断路器采用的功率半导体开关器件数量很多，从而RCD缓冲电路的数量也很多。
中国专利公开号CN103280763A公开了一种直流断路器及其实现方法，通过全桥/半桥结构换流器级联构成断流单元和换流单元。全桥结构换流器中四个功率半导体开关器件共用一个电容作为缓冲电路，半桥结构换流器中两个功率半导体开关器件共用一个电容作为缓冲电路，相比CN102823121A，其缓冲电路数量少且安装空间大。但是该直流断路器在完成电流分断操作后，全桥/半桥结构换流器的电容带有高电压，若此时进行重合闸操作，将导致全桥或半桥的桥臂短路放电，使功率半导体开关器件损坏。重合闸是指当线路故障清除后，在短时间内闭合断路器；由于实际上大多数线路故障为瞬时或暂时性的，因此重合闸是运行中常采用的自恢复供电方法之一，是断路器不可或缺的重要功能。
基于目前断路器结构中存在的前述问题，本案发明人进行深入研究，终有本案产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种桥式电路及其控制方法，其包含的缓冲及重合闸模块数量少，安装空间大。
本发明的另一目的，在于提供一种直流电流分断装置及其控制方法，其具有重合闸功能，重合闸操作过程中线路电压振荡小。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种桥式电路，包括H桥开关模块，还包括缓冲及重合闸模块,所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。
更进一步的，所述缓冲及重合闸模块可以优选考虑以下六种方式。
一、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
二、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
三、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
四、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极 管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；
所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
五、缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接。
六、缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反。
本发明还公开了上述桥式电路的控制方法，所述方法控制桥式电路工作在导通模式、分断模式和重合闸模式三种工作状态中切换：
所述导通模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于开通状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
所述分断模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
所述重合闸模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于开通状态。
本发明还公开了包含有所述桥式电路的一种直流电流分断装置，装置具体包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。
进一步的，所述缓冲及重合闸模块的具体组成结构与上述桥式电路中缓冲及 重合闸模块相一致。
进一步的，所述的一种直流电流分断装置，其通态支路、分断支路和耗能支路均设有M组，一组通态支路、一组分断支路和一组耗能支路对应并联连接组成一组通态电流支路，M组通态电流支路依序串联连接；其中M为大于或者等于1的整数。
或者，所述分断支路和耗能支路设置有两组以上，且每一组分断支路和耗能支路对应并联连接；所述通态支路设置有一组，所有分断支路和耗能支路并联连接之后再依序串联，最后与通态支路并联。
进一步的，所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关器件模块，所述功率半导体开关器件模块包括两只以上串联连接的功率半导体开关器件模块，其中至少两只功率半导体开关器件模块反向串联连接。
又或者，所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关器件模块，所述功率半导体开关器件模块由一个或两个以上全桥子模块串联组成，所述全桥子模块包括四个桥式连接的功率半导体开关器件，全桥子模块的桥臂两端还并联有电容。
又或者，所述通态支路中的电流转移模块具体包括非线性电阻和两组单向通流模块，两单向通流模块反向并联连接后与非线性电阻R2并联连接；所述单向通流模块包括：至少一对功率半导体开关器件和至少一对二极管，功率半导体开关器件与二极管同向串联连接。
又或者，所述通态支路中的电流转移模块具体包括非线性电阻、功率半导体开关器件串联模块、二极管全桥模块，非线性电阻、全控器件串联模块与二极管全桥模块的两个桥臂并联连接；所述功率半导体开关器件串联模块包括至少两个同向串联连接的全控器件；所述二极管全桥模块的每个桥臂由至少两个不控器件正向串联连接构成，两桥臂的中点分别作为电流转移模块的输入和输出端。
又或者，所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关模块，所述功率半导体开关模块由一个或一个以上全桥子模块串联组成，所述全桥子模块包括四个桥式连接的功率半导体开关器件和一个RCD模块，所述全桥子模块的桥臂和RCD模块相互并联；所述RCD模块包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接电容 的一端，两个电阻分别并联在二极管和电容的两端。
本发明还公开了一种直流电流分断装置的控制方法，具体包括：
一)当直流系统正常运行时，通态支路的快速机械开关处于闭合状态、电流转移模块处于开通状态，分断支路的桥式电路处于分断模式；
二)当线路发生短路故障，系统要求直流电流分断装置分断时：
201、开通分断支路的桥式电路，再闭锁通态支路的电流转移模块；
202、当通态支路电流完全转移至分断支路后，分断通态支路的快速机械开关；
203、当快速机械开关无弧分断后，分断分断支路的桥式电路，此时故障电流转移至非线性电阻中，直至系统能量被其所消耗吸收，此时直流电流分断装置完成分断；
三)当直流电流分断装置完成分断后短时间内，系统要求重合闸时：
301、开通分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，此时桥式电路处于重合闸模式；
302、判断故障线路是否恢复，
(1)若线路故障未恢复，则分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，结束重合闸；
(2)若线路故障恢复，则开通分断电流支路的桥式电路，分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，进入步骤303；
303、闭合通态电流支路的机械开关和开通电流转移模块的功率半导体器件；
304、分断分断电流支路的桥式电路；
305、重合闸结束。
作为进一步优选方案，步骤302中，线路故障恢复的判据包括：
1)故障线路侧电压被充电；
2)分断电流支路两端无电压；
3)分断电流支路中所有桥式电路两端无电压；
4)分断电流支路中桥式电路的缓冲及重合闸模块的电容两端无电压。
采用上述方案后，本发明所达到的有益效果是：
(1)本发明提供的直流电流分断装置用桥式电路，具有缓冲及重合闸模块 数量少、安装空间大等优点；
(2)本发明提供的直流电流分断装置，具有重合闸功能，重合闸操作期间线路电压振荡小；
(3)本发明提供的直流电流分断装置，采用模块化桥式电路结构，有利于功率半导体器件串联均压；
附图说明
图1是本发明中桥式电路；
图2是本发明中桥式电路的第一实施例；
图3是本发明中桥式电路的第二实施例；
图4是本发明中桥式电路的第三实施例；
图5是本发明中桥式电路的第四实施例；
图6是本发明中桥式电路的第五实施例；
图7是本发明中桥式电路的第六实施例；
图8是本发明中直流电流分断装置的第一实施例；
图9是本发明中直流电流分断装置的第二实施例；
图10是本发明中直流电流分断装置的第三实施例；
图11是本发明中直流电流分断装置的电流转移模块第一实施例；
图12是本发明中直流电流分断装置的电流转移模块第二实施例；
图13是本发明中直流电流分断装置的电流转移模块第三实施例；
图14是本发明中直流电流分断装置的电流转移模块第四实施例；
图15是本发明中直流电流分断装置的电流转移模块第五实施例；
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种桥式电路，包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块。其中，H桥开关模块包含有4个功率半导体开关器件Q1-Q4，且每个功率半导体开关器件都连接一个反并联二极管；Q1和Q2同向串联构成第一桥臂，Q3和Q4同向串联构成第二桥臂；将第一、第二桥臂同向并联，并将第一桥臂的中点(也即Q1和Q2的连接点)作为H桥开关模块的输入端，将第二桥臂的中点(也 即Q3和Q4的连接点)作为H桥开关模块的输出端。
缓冲及重合闸模块与第一、第二桥臂相互并联连接。
上述缓冲及重合闸电路具有如下六种具体实施例：
缓冲及重合闸模块第一实施例：
如图2虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路。RCD电路包括一个二极管D1、一个电容C1和两个电阻R1/R2，其中，二极管D1和电容C1串联连接、且二极管D1的阴极连接于电容C1的一端，两个电阻R1、R2分别并联在二极管D1、电容C1的两端；重合闸电路包括一个电阻Rc和一个功率半导体开关器件Qc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接；RCD电路和重合闸电路相互并联连接。
缓冲及重合闸模块第二实施例：
如图3虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路。RCD电路包括一个二极管D1、一个电容C1和两个电阻R1/R2，其中，二极管D1和电容C1串联连接、且二极管D1的阴极连接于电容的一端，两个电阻R1、R2分别并联在二极管D1、电容C1的两端；重合闸模块包括一个电阻Rc、一个功率半导体开关器件Qc和一个二极管Dc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接，二极管Dc并联连接于电阻Rc两端、且功率半导体开关器件Qc和二极管Dc的串联方向相反；RCD电路和重合闸电路相互并联连接。
缓冲及重合闸模块第三实施例：
如图4虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路。RCD电路包括一个二极管D1、一个电容C1和两个电阻R1/R2，其中，二极管D1和电容C1串联连接、且二极管D1的阴极连接于电容C1的一端，两个电阻R1、R2分别并联在二极管D1、电容C1的两端；重合闸电路包括一个电阻Rc和一个功率半导体开关器件Qc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接；重合闸电路并联连接与RCD电路的电容C1两端。
缓冲及重合闸模块第四实施例：
如图5虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路。RCD电路包括一个二极管D1、一个电容C1和两个电阻R1/R2，其中，二极管D1和电容C1串联连接、且二极管D1的阴极连接于电容C1的一端，两个电阻R1、R2分别并联在二极管D1、电容C1的两端；重合闸模块包括一个电阻Rc、一个 功率半导体开关器件Qc和一个二极管Dc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接，二极管Dc并联连接于电阻Rc两端、且功率半导体开关器件Qc和二极管Dc的串联方向相反；重合闸电路并联连接与RCD电路的电容C1两端。
缓冲及重合闸模块第五实施例：
如图6虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个电容C1、一个电阻R2和一个重合闸电路，电容C1、电阻R2和重合闸电路相互并联连接；重合闸电路包括一个电阻Rc和一个功率半导体开关器件Qc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接。
缓冲及重合闸模块第六实施例：
如图7虚框内所示，缓冲及重合闸模块包括一个电容C1、一个电阻R2和一个重合闸电路，电容C1、电阻R2和重合闸电路相互并联连接；重合闸电路包括一个电阻Rc、一个功率半导体开关器件Qc和一个二极管Dc，电阻Rc和功率半导体开关器件Qc串联连接，二极管Dc并联连接于电阻Rc两端、且功率半导体开关器件Qc和二极管Rc的串联方向相反。
其中，所述功率半导体开关器件是指全控型器件，当采用IGBT或IEGT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述功率半导体开关器件采用IGCT时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述功率半导体开关器件采用MOSFET时，所述正极为其漏极，所述负极为其源极。需要说明的是，在具体实施时，4个功率半导体开关器件可选用不同类型的全控型器件。
基于以上桥式电路，本发明还提供一种桥式电路的控制方法，用于控制桥式电路工作在导通模式、分断模式和重合闸模式三种工作状态：
1)导通模式：H桥开关模块的四个功率半导体开关器件Q1～Q4均处于开通状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件Qc处于闭锁状态；
2)分断模式：H桥开关模块的四个功率半导体开关器件Q1～Q4均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件Qc处于闭锁状态。
3)重合闸模式：H桥开关模块的四个功率半导体开关器件Q1～Q4均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件Qc处于开通状态。
缓冲及重合闸模块的主要作用是：1)降低功率半导体器件关断时的关断电压尖峰；2)降低桥式电路串联使用时关断不同步导致的均压误差；3)降低重合闸操作产生的线路电压振荡。
桥式电路中四个功率半导体器件共用一个缓冲及重合闸模块，安装空间为两个功率半导体器件厚度和两个散热器厚度之和，有利于缓冲及重合闸模块的选型和安装。安装空间大可以选择较大容值的缓冲电容C1，易于提高桥式电路的串联均压效果。
本发明还提供一种直流电流分断装置，如图2所示，包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，通态支路由至少一个快速机械开关K1和一个电流转移模块串联连接构成，分断支路由至少一个桥式电路串联连接构成，耗能支路由非线性电阻构成。
下面结合具体实施例对直流电流分断装置的具体连接结构进一步详细描述：
直流电流分断装置第一实施例：
如图8所示，通态支路、分断支路和耗能支路均设置一组，通态支路、分断支路和耗能支路相互并联。
直流电流分断装置第二实施例：
如图9所示，通态支路、分断支路和耗能支路均设置有多组，通态支路、分断支路和耗能支路一一对应相互并联，通态支路再依序串联连接。
直流电流分断装置第三实施例：
如图10所示，所述分断支路和耗能支路设置有两组以上，且分断支路和耗能支路一一对应并联连接。所述通态支路设置有一组，所有分断支路和耗能支路依序串联后，与通态支路并联。
前述的电流转移模块具有以下五种实施例，上述所有直流电流分断装置结构均可以采用下述五种电流转移模块中的任一种，下面结合图11至图15对电流转移模块作进一步描述。
电流转移模块第一实施例：
如图11所示，电流转移模块包括并联连接的非线性电阻和全控器件模块，全控器件模块包括两只以上串联连接的全控器件，其中至少两只全控器件反向串联连接。
电流转移模块第二实施例：
如图12所示，电流转移模块包括并联连接的非线性电阻和全控器件模块，全控器件模块由一个或两个以上全桥子模块串联组成，全桥子模块包括四个桥式连接的全控器件，全桥子模块的桥臂两端还并联有电容器。
电流转移模块第三实施例：
如图13所示，电流转移模块包括非线性电阻和两组单向通流模块，两单向通流模块反向并联连接后与非线性电阻并联连接；单向通流模块包括：至少一对全控器件和至少一对不控器件，全控器件与不控器件同向串联连接。
电流转移模块第四实施例：
如图14所示，电流转移模块包括非线性电阻、全控器件串联模块、不控器件全桥模块，非线性电阻、全控器件串联模块与不控器件全桥模块的两个桥臂并联连接；全控器件串联模块包括至少两个同向串联连接的全控器件；不控器件全桥模块的每个桥臂由至少两个不控器件正向串联连接构成，两桥臂的中点分别作为电流转移模块的输入和输出端。
电流转移模块第五实施例：
如图15所示，电流转移模块包括非线性电阻和全控器件模块，全控器件模块由一个或两个以上全桥子模块串联组成，全桥子模块包括四个桥式连接的全控器件和一个RCD模块，全桥子模块的桥臂和RCD模块相互并联；RCD模块包括一个不控器件、一个电容器和两个电阻，其中，不控器件和电容器串联连接、且不控器件的阴极连接电容器的一端，两个电阻分别并联在不控器件和电容器的两端。
基于以上一种直流电流分断装置，本发明还提供一种控制方法，分别用于直流电流分断装置的以下几种工作方式：
一)当直流系统正常运行时，稳态电流流经通态支路中串联连接的快速机械开关和桥式电路；此时，通态支路的快速机械开关处于闭合状态、桥式电路处于导通模式，分断支路的桥式电路处于分断模式、RCD缓冲模块中电容两端电压为零。
二)线路发生短路故障，系统要求直流电流分断装置分断时：
①首先开通分断支路的桥式电路，再闭锁通态支路的桥式电路；
②当通态支路电流完全转移至分断支路后，分断通态支路的快速机械开关；
③当快速机械开关无弧分断后，闭锁分断支路的桥式电路，此时故障电流转移至非线性电阻中，直至系统能量被其所消耗吸收，此时直流电流分断装置完成分断。
三)直流电流分断装置完成分断后短时间内，系统要求重合闸时：
①首先开通分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，此时桥式电路处于重合闸模式；
②判断故障线路是否恢复；
线路故障恢复的判据可以是下面四种中的一种：1)故障线路侧电压被充电；2)分断电流支路两端无电压；3)分断电流支路中所有桥式电路两端无电压；4)分断电流支路中桥式电路的缓冲及重合闸模块的电容两端无电压；
③若线路故障未恢复，则分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，跳至⑦；
④若线路故障恢复，则开通分断电流支路的桥式电路，分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件；
⑤闭合通态电流支路的机械开关和开通电流转移模块的功率半导体器件；
⑥分断分断电流支路的桥式电路；
⑦重合闸结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (24)

  1. 一种桥式电路，包括H桥开关模块，其特征在于:所述桥式电路还包括缓冲及重合闸模块,
    所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。
  2. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
    所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；
    所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
  3. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
    所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；
    所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；
    所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
  4. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
    所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；
    所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导 体开关器件串联连接；
    所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
  5. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
    所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；
    所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
  6. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；
    所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接。
  7. 如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；
    所述重合闸电路包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反。
  8. 如权利要求1至7所述的任意一种桥式电路的控制方法，其特征在于：所述方法控制桥式电路工作在导通模式、分断模式和重合闸模式三种工作状态中切换：
    所述导通模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于开通状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
    所述分断模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
    所述重合闸模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状 态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于开通状态。
  9. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。
  10. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括，一个RCD电路和一个重合闸电路，其中，所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
  11. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一 个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
  12. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
  13. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及 重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
  14. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接。
  15. 一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
    所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
    所述缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、 电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反。
  16. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：
    所述通态支路、分断支路和耗能支路均设有M组，一组通态支路、一组分断支路和一组耗能支路对应并联连接组成一组通态电流支路，M组通态电流支路依序串联连接；其中M为大于或者等于1的整数。
  17. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述分断支路和耗能支路设置有两组以上，且每一组分断支路和耗能支路对应并联连接；所述通态支路设置有一组，所有分断支路和耗能支路并联连接之后再依序串联，最后与通态支路并联。
  18. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关器件模块，所述功率半导体开关器件模块包括两只以上串联连接的功率半导体开关器件模块，其中至少两只功率半导体开关器件模块反向串联连接。
  19. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关器件模块，所述功率半导体开关器件模块由一个或两个以上全桥子模块串联组成，所述全桥子模块包括四个桥式连接的功率半导体开关器件，全桥子模块的桥臂两端还并联有电容。
  20. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述通态支路中的电流转移模块具体包括非线性电阻和两组单向通流模块，两单向通流模块反向并联连接后与非线性电阻R2并联连接；所述单向通流模块包括：至少一对功率半导体开关器件和至少一对二极管，功率半导体开关器件与二极管同向串联连接。
  21. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述通态支路中的电流转移模块具体包括非线性电阻、功率半导体开关器件串联模块、二极管全桥模块，非线性电阻、全控器件串联模块与二极管全桥模块的两个桥臂并联连接；所述功率半导体开关器件串联模块包括至少两个同向串 联连接的全控器件；所述二极管全桥模块的每个桥臂由至少两个不控器件正向串联连接构成，两桥臂的中点分别作为电流转移模块的输入和输出端。
  22. 如权利要求9至15任意一项所述的一种直流电流分断装置，其特征在于：所述通态支路中的电流转移模块具体包括并联连接的非线性电阻和功率半导体开关模块，所述功率半导体开关模块由一个或一个以上全桥子模块串联组成，所述全桥子模块包括四个桥式连接的功率半导体开关器件和一个RCD模块，所述全桥子模块的桥臂和RCD模块相互并联；所述RCD模块包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接电容的一端，两个电阻分别并联在二极管和电容的两端。
  23. 一种直流电流分断装置的控制方法，其特征在于：
    一)当直流系统正常运行时，通态支路的快速机械开关处于闭合状态、电流转移模块处于开通状态，分断支路的桥式电路处于分断模式；
    二)当线路发生短路故障，系统要求直流电流分断装置分断时：
    201、开通分断支路的桥式电路，再闭锁通态支路的电流转移模块；
    202、当通态支路电流完全转移至分断支路后，分断通态支路的快速机械开关；
    203、当快速机械开关无弧分断后，分断分断支路的桥式电路，此时故障电流转移至非线性电阻中，直至系统能量被其所消耗吸收，此时直流电流分断装置完成分断；
    三)当直流电流分断装置完成分断后短时间内，系统要求重合闸时：
    301、开通分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，此时桥式电路处于重合闸模式；
    302、判断故障线路是否恢复，
    (1)若线路故障未恢复，则分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，结束重合闸；
    (2)若线路故障恢复，则开通分断电流支路的桥式电路，分断分断电流支路桥式电路中缓冲及重合闸模块的功率半导体器件，进入步骤303；
    303、闭合通态电流支路的机械开关和开通电流转移模块的功率半导体器件；
    304、分断分断电流支路的桥式电路；
    305、重合闸结束。
  24. 如权利要求23所述的一种直流电流分断装置的控制方法，其特征在于：步骤302中，线路故障恢复的判据包括：
    1)故障线路侧电压被充电；
    2)分断电流支路两端无电压；
    3)分断电流支路中所有桥式电路两端无电压；
    4)分断电流支路中桥式电路的缓冲及重合闸模块的电容两端无电压。
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