[實用新型]一種直流斷路器

有效

• 申請號: 201320088484.0
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN203166459U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 魏曉光;羅湘;曹均正;湯廣福;邱宇峰
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型屬于電力電子技術領域，具體涉及一種直流斷路器。

背景技術

隨著基于電壓源換流器（VSC）的多端柔性直流和直流電網技術的開始應用，快速直流斷路器成為保證系統穩定安全可靠運行的關鍵設備之一。在交流系統中，交流電流在一個周期內存在兩個自然過零點，交流斷路器正是利用電流的自然過零點關斷電流，而在直流系統中，直流電流不存在自然過零點，因此直流電流的開斷遠比交流電流的開斷困難。

開斷直流電流通常有兩種方式，一種是在常規交流機械斷路器的基礎上，通過增加輔助電路，在開斷弧間隙的直流電流上迭加增幅的振蕩電流，利用電流過零時開斷電路，利用這種原理制造的機械式斷路器，在分斷時間上無法滿足多端柔性直流輸電系統的要求；另一種是利用大功率可關斷電力電子器件，直接分斷直流電流，利用這種原理制造的固態斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統的要求，但在正常導通時的損耗過大，經濟性較差。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提出一種直流斷路器，實現了用可關斷電力電子器件切斷直流電流，無電弧切斷，速度快的效果。

本實用新型提供的一種直流斷路器，所述斷路器包括并聯連接的換流回路、斷流回路和能量吸收回路，其改進之處在于，

所述換流回路包括串聯的換流單元和至少一個的機械開關；

所述斷流回路包括N個串聯的斷流單元。

其中，所述換流單元和所述斷流單元均包括全橋結構的換流器。

其中，所述全橋結構的換流器包括四個二極管和至少一個的功率半導體開關；

每兩個二極管串聯構成一條支路，兩條支路并聯，且分別引出兩條支路的中間點，作為輸入端或輸出端；

所述功率半導體開關并聯于二極管構成的支路兩端。

其中，所述能量吸收回路包括避雷器。

其中，所述能量吸收回路包括滑動變阻器。

與現有技術比，本實用新型的有益效果為：

1、本實用新型提供的直流斷路器電路拓撲，由換流回路承擔正常導通電流，換流回路中換流單元串聯級數少，因此直流斷路器正常導通時的通態損耗低。

2、本實用新型提供的直流斷路器電路拓撲，由高速機械開關是無電流分斷，大大加快了開關分斷速度。

3、本實用新型提供直流斷路器拓撲通態損耗低。

4、本實用新型提供的直流斷路器換流單元及斷流單元采用全橋結構，模塊化降低了對電力電子器件一致性的要求，易于直流斷路器電力電子器件的串聯使用。

5、本實用新型提供的直流斷路器電路拓撲，由斷流回路的功率半導體開關來切斷直流電流，無電弧切斷，速度快。

6、本實用新型提供的直流斷路器并可實現導通雙向電流，降低了對電力電子器件驅動電路的要求，同時降低了成本。

7、本實用新型提供的直流斷路器拓撲結構新穎簡潔，功能全面，控制簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的斷路器的電氣結構示意圖。其中，K為機械開關；Z為避雷器。

圖2為本實用新型提供的全橋結構換流器的示例圖。

圖3為本實用新型提供的基于全橋結構實現的斷路器的示例圖。

圖4為本實用新型斷路器與控制電路連接示例圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步的詳細說明。

本實施例提出的一種斷路器，其電氣結構如圖1所示，包括并聯連接的換流回路、斷流回路和能量吸收回路；且，本實施例提出的，

換流回路用于將外部電流切換到斷流回路，包括串聯連接的機械開關和換流單元，導通雙向電流；換流單元只承受斷流開關導通時的通態壓降；高速機械開關斷開后承受整個斷路器的電壓。

斷流回路負責在高速機械開關斷開之后快速切斷回路中的直流電流，可關斷雙向電流。其包括串聯連接的斷流單元。

換流單元和斷流單元均由全橋結構的換流器構成。

全橋結構的換流器包括四個二極管和至少一個功率半導體開關組成，如圖2所示，每兩個二極管串聯構成一條支路，兩條支路并聯，且分別引出兩條支路的中間點，作為輸入端或輸出端，功率半導體開關分別與兩個二極管串聯支路并聯連接；一個全橋結構的換流器、換流電感和機械開關串聯構成換流回路，N個全橋結構的換流器與斷流電感串聯構成斷流回路。用全橋結構的換流器實現的斷路器示例如圖3所示。