[發(fā)明專利]用于中斷直流電流通路中電流流動(dòng)的電路裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210251098.9
• 申請(qǐng)日: 2012-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN102780200A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·帕諾西斯;J·科斯托維奇;L·利杰斯特蘭德;M·布約策克;P·斯卡比
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02H3/08
• 分類號(hào): H02H3/08;H02H3/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓(HV)直流(直流)傳送，并且尤其涉及用于中斷直流電流通路中的電流流動(dòng)的電路和方法。

背景技術(shù)

由于各種原因，用于大規(guī)模傳送能量的高壓直流傳送電網(wǎng)(grid)正重新獲得關(guān)注。直流電網(wǎng)的重新到來(lái)與如何將功率驅(qū)動(dòng)到直流電網(wǎng)中的不同概念聯(lián)系密切。未來(lái)的直流電網(wǎng)可優(yōu)選地受電壓控制源控制，也稱為電壓源轉(zhuǎn)換器器(VSC)。在此類電網(wǎng)中，短路情況下故障電流可迅速上升，而結(jié)果可加重系統(tǒng)可靠性的負(fù)擔(dān)。

倘若傳統(tǒng)交流電網(wǎng)中發(fā)生短路，中斷概念可得益于電網(wǎng)中AC的交變特性。當(dāng)打開AC電流通路中相關(guān)聯(lián)的斷路器時(shí)，電弧可將此類斷路器電極電連接，并且可繼續(xù)允許電弧電流穿過(guò)斷路器。然而，由于AC驅(qū)動(dòng)源的性質(zhì)，AC電流通路中此類正在進(jìn)行的電弧電流也可振蕩，并且可固有地呈現(xiàn)電流零交叉。為熄滅電弧并完全停止流過(guò)斷路器的電流，需要電流中的零交叉。

然而，在直流電網(wǎng)中，沒(méi)有此類電流零交叉由于驅(qū)動(dòng)源而發(fā)生，而是當(dāng)將斷路器帶到其打開狀態(tài)時(shí)或之后，期望通過(guò)其它部件來(lái)生成直流電流通路中的零電流。在一種途徑中，通過(guò)向直流電流通路中注入振蕩增加的反向電流而造成零電流。此類振蕩反向電流可及時(shí)地在一點(diǎn)上補(bǔ)償電弧電流，并且可最終造成直流電流通路中至少臨時(shí)的零電流，該臨時(shí)電流又可被用于熄滅電弧。用于引發(fā)振蕩反向電流的部件可以是與斷路器并聯(lián)設(shè)置的諧振電路。在下文中，此類斷路器更一般地稱為開關(guān)元件。然而，將諧振電路并聯(lián)連接到開關(guān)元件之后，在振蕩的反向電流達(dá)到足以補(bǔ)償穿過(guò)開關(guān)元件的電弧電流的幅度之前，必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，這將在此后稱為到零電流的時(shí)間(tcz)。

DE?2?039?065提及斷路器裝置，其中電流在換向到吸收通路之前首先從主通路換向到歐姆電阻通路。為構(gòu)建影響主通路的此類歐姆電阻通路，將斷路器分成至少兩個(gè)斷路器，可開關(guān)其中一個(gè)斷路器以便使歐姆電阻分路，當(dāng)開關(guān)時(shí)，其由于施加的高電流而爆炸(explode)。該事件又使得電流換向到吸收通路中。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于減小直流電流通路中生成零電流的時(shí)間。該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于中斷直流電流通路中電流流動(dòng)的電路裝置，所述電路裝置包括在直流電流通路中串聯(lián)連接的至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件。諧振電路并聯(lián)連接到至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的串聯(lián)連接或者適配成借助于開關(guān)可并聯(lián)連接到至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的串聯(lián)連接。

根據(jù)本發(fā)明的代表方法的方面，對(duì)于包括串聯(lián)連接的至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的直流電流通路檢測(cè)中斷情形。響應(yīng)于檢測(cè)到中斷情形，實(shí)現(xiàn)至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的打開狀態(tài)。將諧振電路并聯(lián)連接到至少第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的串聯(lián)連接，用于在諧振電路中生成反向電流。

借助于在直流電流通路中提供至少兩個(gè)開關(guān)元件，即串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一開關(guān)元件和至少一個(gè)第二開關(guān)元件，減少到零電流的時(shí)間tcz，即，為激活諧振電路而閉合開關(guān)與在直流電流通路中實(shí)現(xiàn)零電流之間的時(shí)間，優(yōu)選地被減小到等于或者小于10ms。在被動(dòng)(passive)開關(guān)概念的情況下(其中諧振電路持續(xù)地連接到第一和第二開關(guān)元件的串聯(lián)連接)，到零電流的時(shí)間可被定義為反向電流振蕩的開始和實(shí)現(xiàn)直流電流通路中的零電流之間的時(shí)間。在一實(shí)施例中，可相關(guān)于生成快速上升振蕩的良好的換向能力設(shè)計(jì)和優(yōu)化第一開關(guān)元件，而相關(guān)于良好的熱和介電隔離能力來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化第二開關(guān)元件。

到零電流的時(shí)間tCZ可與電弧上的電壓降相關(guān)并且與諧振電路中存在的電容的大小確定(dimensioning)相關(guān)。雖然考慮到短的振蕩上升時(shí)間，優(yōu)選高電容值，但是相關(guān)聯(lián)的電容是成本密集的。另一方面，在第一開關(guān)元件當(dāng)在其接觸頭之間發(fā)生電弧時(shí)供給高電壓降的情況下，上升時(shí)間可顯著減少，而同時(shí)電容能被合理地確定大小。

注意，當(dāng)前方面和所有其它方面中的術(shù)語(yǔ)“諧振電路”優(yōu)選地理解為包括(優(yōu)選地串聯(lián)連接的)電感和電容的LC電路，其中電感可被實(shí)施為單獨(dú)的元件或者可由諧振電路的線路的電感來(lái)代表。術(shù)語(yǔ)“諧振電路”因此并不必表示閉合環(huán)路，而可以是在切換成閉合環(huán)路時(shí)顯示出諧振特征的電路。