[實用新型]一種直流斷路器

有效

• 申請號: 201520250675.1
• 申請日: 2015-04-23
• 公開（公告）號: CN204681065U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 吳金龍;張軍;王先為
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司
• 主分類號: H02H3/00
• 分類號: H02H3/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

技術領域

本實用新型涉及大功率電力電子技術領域，具體涉及一種MMC子模塊混合型高速直流斷路器。

背景技術

近幾年，隨著我國經濟和科技的不斷發展，對能源的需求也日益增加。為有效解決我國的能源分布不均問題，直流輸電技術目前正在成為一種有效的手段。尤其是柔性直流輸電技術的逐漸成熟更是促進了分布式新能源發展。由于直路系統具有故障發展速度快的特性，尤其是對于基于IGBT器件的柔性直流輸電系統，由于存在反并聯二極管，當直流側發生故障時，無法快速限制短路電流。因此直流斷路器的研究對于直流輸電系統的穩定性有著重要的意義。

在高壓直流斷路器研究方面，國外公司和部分研究機構開展的較早，并且已經逐漸地實現了理論設計向工程實踐的轉化?，F有全固態斷路器，價格昂貴，特別是通態損耗較大，在高壓大容量場合經濟性很低；為解決固態直流斷路器的通態損耗問題，業界提出了基于強迫換流的機械開關與固態開關并聯混合使用的技術方案，其中基于電力電子器件串聯的強制換流型直流斷路器對于串聯器件的電壓均衡有著非常高的要求，實現難度大。而基于子模塊級聯換流的直流斷路器工作過程中換流時間較長，且經濟性較差。

專利：一種高壓直流斷路器拓撲(CN?103681039?A)提出的一種直流斷路器技術，通過在第二電流通路上設置單元投切模塊，在直流故障時，控制裝置各電流通路的開關通斷，將流過第一電流通路的電流轉換到第二電流通路上，利用第二電流通路的電容與各避雷器電壓疊加，對故障電流限流。該方案中的單元投切模塊比較復雜，整個直流斷路器的成本較高，不利于實際生產應用。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種直流斷路器，用以解決現有技術中斷路器換流時間長、成本高的問題。

為實現上述目的，本實用新型的方案包括：

一種直流斷路器，包括換流支路和主電子開關支路，各支路并聯連接，所述主電子開關支路由全橋型MMC子模塊級聯組成或者由半橋型MMC子模塊級聯組成或者由若干全橋型MMC子模塊與若干半橋型MMC子模塊按照設定個數、順序級聯組成。

所述半橋MMC子模塊由第一IGBT、第二IGBT和電容組成，其中第一IGBT的集電極與第二IGBT的發射級連接，電容的負極與第一IGBT的發射級連接，電容的正極與第二IGBT的集電極連接，第一IGBT的射級作為半橋MMC子模塊的第一輸出端，第二IGBT的射級作為半橋MMC子模塊的第二輸出端。

所述全橋MMC子模塊由第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT和電容組成，其中電容的正極與第一IGBT的集電極和第三IGBT的集電極相連接，電容的負極與第二IGBT的發射級和第四IGBT的發射級相連接，第一IGBT的發射級與第二IGBT的集電極相連接，該連接端作為全橋MMC子模塊的第一輸出端，第三IGBT的發射級與第四IGBT的集電極相連接，該連接端作為全橋MMC子模塊的第二輸出端。

所述直流斷路器包括至少一個避雷器，所述避雷器并聯在所述換流支路和主電子開關支路的對應支路或元件上。

本實用新型的有益效果：在斷路器關斷過程中，通過在主電子開關支路設置全橋子模塊、半橋子模塊或全橋和半橋混合子模塊，能夠使在換流開關在關斷后，電流能快速從換流支路轉移到主電子開關支路，并且主電子開關支路中子模塊的全控器件在關斷后電流能迅速下降至零，保證了斷路器的高速關斷過程，同時，所用各子模塊結構簡單，成本低，適合大規模生產。

附圖說明

圖1是子模塊混合型高速直流斷路器拓撲結構；

圖2是全橋子模塊電路拓撲；

圖3是半橋子模塊電路拓撲；

圖4是全橋-半橋混合子模塊電路拓撲；

圖5是子模塊混合型高速直流斷路器關斷過程中的控制邏輯；

圖6是正常運行時子模塊混合型高速直流斷路器的工作狀態；

圖7是子模塊混合型高速直流斷路器換流過程(以全橋MMC子模塊為例進行說明)；

圖8是圖7的全橋形式原理圖；

圖9是主電子開關支路關斷過程中斷路器的工作狀態(以全橋MMC子模塊為例進行說明)；

圖10是圖9的全橋形式原理圖；

圖11是子模塊混合型高速直流斷路器斷開過程中的電流波形；

圖12是實施例2的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

實施例1：