[發(fā)明專利]一種混合式直流斷路器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310049120.6
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103219698A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 吳翊;榮命哲;吳益飛;孫昊;楊飛;紐春萍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H3/20
• 分類號: H02H3/20;H02H3/08;H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種混合式直流斷路器，所述斷路器包括主電流電路，轉移電流電路、過電壓限制電路，控制系統(tǒng)，以及系統(tǒng)的接入端S1和接入端S2，并且主電流電路、轉移電流電路以及過電壓限制電路并聯(lián)，其特征在于：?

(1)所述主電流電路由高速機械開關和功率半導體器件A0串聯(lián)組成，其中：?

所述接入端S1連接所述高速機械開關的一端，以便實現(xiàn)所述接入端S1與所述主電流電路一端的連接；?

所述高速機械開關的另一端與所述功率半導體器件A0的一端相連；?

所述功率半導體器件A0的另一端則連接所述接入端S2，以便實現(xiàn)所述接入端S2與所述主電流電路的另一端的連接；?

(2)所述轉移電流電路包括功率半導體器件A1組成的電路1，電感L_0和功率半導體器件A2串聯(lián)組成的電路2，電感L_1和功率半導體器件A3串聯(lián)組成的電路3，功率半導體器件A4組成的電路4以及一預先充有一定電壓的預充電電容器C，并且所述電路1與所述電路4串聯(lián)，所述電路2則與所述電路3串聯(lián)，其中：?

(A)所述電路1和所述電路4串聯(lián)組成轉移電流電路支路14，且所述支路14與所述主電流電路并聯(lián)，并且：?

所述接入端S1連接所述功率半導體器件A1的一端，以便實現(xiàn)與所述支路14的一端的連接；?

所述功率半導體器件A1的另一端則與所述功率半導體器件A4?的一端連接以便實現(xiàn)所述電路1和所述電路4的串聯(lián)；?

所述功率半導體器件A4的另一端則與所述接入端S2連接，以便實現(xiàn)所述支路14的另一端與所述接入端S2的連接，從而實現(xiàn)所述支路14與所述主電流電路的并聯(lián)；?

(B)所述電路2和所述電路3串聯(lián)組成轉移電流電路支路23，且所述支路23與所述主電流電路并聯(lián)，并且：?

所述接入端S1連接所述電感L_0的一端，以便實現(xiàn)與所述支路23的一端的連接；?

所述電感L_0的另一端則連接所述功率半導體器件A2的一端；?

所述功率半導體器件A2的另一端則連接所述電感L_1的一端，以便實現(xiàn)所述電路2與所述電路3的串聯(lián)；?

所述電感L_1的另一端則與所述功率半導體器件A3的一端連接；?

所述功率半導體器件A3的另一端則與所述接入端S2連接，以便實現(xiàn)所述支路23的另一端與所述接入端S2的連接，從而實現(xiàn)所述支路23與所述主電流電路的并聯(lián)；?

(C)所述電路1和所述電路4之間的端點，與所述電路2和所述電路3之間的端點，這兩個端點之間則連接所述預充電電容器C；?

(3)所述控制系統(tǒng)測量流經所述接入端S1或S2的電流、流經所述主電流電路的電流、流經所述轉移電流電路中所述電路1的電流、流經所述過電壓限制電路的電流、所述高速機械開關的開關兩端的電壓和所述高速機械開關的開關位移，通過測量所述主電流電路的?電流幅值和變化率以及所述轉移電流電路中電路1的電流幅值和變化率控制所述高速機械開關和轉移電流電路中的功率半導體器件A1至A4動作。?

2.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于：?

正常工作狀態(tài)下，電流從所述主電流電路流過，所述預充電電容器C上充有一定的電壓，且電壓方向與所述主電流電路的導通壓降方向相反；此時，所述轉移電流電路中的電路1至電路4均處于關斷狀態(tài)，所述轉移電流電路沒有電流通過，所述過電壓限制電路也沒有電流流過；?

當系統(tǒng)需要進行開斷時，所述控制系統(tǒng)首先控制所述主電流電路中的所述高速機械開關進行分閘動作，由于所述高速機械開關存在機械延時，此時所述高速機械開關觸頭仍處于閉合狀態(tài)；然后通過測量所述主電流電路的電流幅值和變化率以及所述轉移電流電路中所述電路1的電流幅值和電流變化率確定所述轉移電流電路中功率半導體器件A1至A4是否動作以及相應的動作時序。?

3.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：用于測量流經所述接入端S1或S2電流的電流傳感器T0、用于測量流經主電流電路的電流的電流傳感器T1、用于測量流經轉移電流電路中電路1的電流的電流傳感器T2、用于測量流經過電壓限制電路的電流的電流傳感器T3、高速機械開關的開關兩端電壓傳感器V，和高速機械開關的開關位移傳感器P，以及：信號調理電路，高速AD，處理器和人機交互界面，所述處理器完成系統(tǒng)電流、主電?流電路的電流和電路1電流的幅值及變化率di/dt計算，所述人機交互界面實時顯示混合式直流斷路器狀態(tài)及計算結果。?