[發(fā)明專(zhuān)利]直流固態(tài)斷路器及斷路控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610185793.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105680411B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李長(zhǎng)樂(lè);聶子玲;朱俊杰;胡風(fēng)革;張銀峰;許杰;李華玉;韓一;孫軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02H3/087
• 分類(lèi)號(hào): H02H3/087;H03K17/732
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 潘杰,李滿(mǎn)

1.一種直流固態(tài)斷路器，其特征在于：它包括晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)、換流回路(2)、撬棒電路(3)和控制器(4)，所述換流回路(2)為T(mén)源阻抗網(wǎng)絡(luò)，所述撬棒電路(3)由可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)和電阻R串聯(lián)組成，所述控制器(4)的可控電力電子開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端連接可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)的控制信號(hào)輸入端，控制器(4)的晶閘管控制信號(hào)輸出端連接晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)的控制信號(hào)輸入端，所述晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)、換流回路(2)和撬棒電路(3)串聯(lián)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流固態(tài)斷路器，其特征在于：所述T源阻抗網(wǎng)絡(luò)包括耦合電路(2.1)、電容C和二極管D，其中，所述耦合電路(2.1)包括變壓器芯體(2.2)、纏繞在變壓器芯體(2.2)上的原邊電感L1和副邊電感L2，原邊電感L1的一端連接晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)的輸出端，原邊電感L1的另一端連接副邊電感L2的一端，副邊電感L2的另一端連接可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)的發(fā)射極，可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)的集電極連接電阻R的一端，電阻R的另一端連接電容C的一端，電容C的另一端連接原邊電感L1的另一端，二極管D的負(fù)極連接原邊電感L1的一端，二極管D的正極連接原邊電感L1的另一端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流固態(tài)斷路器，其特征在于：所述電容C的兩端連接有輔助電源(5)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流固態(tài)斷路器，其特征在于：所述變壓器芯體(2.2)、纏繞在變壓器芯體(2.2)上的原邊電感L1和副邊電感L2組成變壓器，原邊電感L1產(chǎn)生的瞬時(shí)電流，通過(guò)變壓器的變比系數(shù)調(diào)節(jié)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流固態(tài)斷路器，其特征在于：所述二極管D用于吸收原邊電感L1產(chǎn)生的耦合能量，使得原邊電感L1的能量得到釋放，而不至于對(duì)晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)產(chǎn)生超過(guò)其承受能力的電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流固態(tài)斷路器，其特征在于：所述晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)為單晶閘管開(kāi)關(guān)組成或多晶閘管開(kāi)關(guān)串聯(lián)組成。

7.一種利用權(quán)利要求2所述直流固態(tài)斷路器進(jìn)行斷路控制的方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：在所述直流固態(tài)斷路器的晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)輸入端和電容C的一端均連接第一外部隔離開(kāi)關(guān)，在所述直流固態(tài)斷路器的可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)的發(fā)射極和電阻R的另一端均連接第二外部隔離開(kāi)關(guān)；

步驟2：將輔助電源(5)開(kāi)通對(duì)電容C進(jìn)行充電，當(dāng)電容C電壓升高到預(yù)設(shè)值U_max后，斷開(kāi)輔助電源(5)，將第一外部隔離開(kāi)關(guān)和第二外部隔離開(kāi)關(guān)閉合，同時(shí)控制器(4)向晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)發(fā)出控制信號(hào)控制觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)導(dǎo)通，則外部直流負(fù)載完成開(kāi)通操作；

步驟3：控制器(4)通過(guò)外部直流負(fù)載檢測(cè)單元，實(shí)時(shí)檢測(cè)外部直流負(fù)載的工作電流，并計(jì)算過(guò)載時(shí)間或過(guò)載電流平方對(duì)時(shí)間的積分；

當(dāng)控制器(4)計(jì)算到外部直流負(fù)載過(guò)載時(shí)間或過(guò)載電流平方對(duì)時(shí)間的積分大于或等于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器(4)向可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)發(fā)出控制信號(hào)控制可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)閉合，外部直流負(fù)載通過(guò)撬棒電路(3)產(chǎn)生故障電流，并達(dá)到直流固態(tài)斷路器最小整定值，此時(shí)外部直流負(fù)載關(guān)斷操作完畢；

步驟4：當(dāng)外部直流負(fù)載短路時(shí)，電容C產(chǎn)生瞬時(shí)短路電流，電流路徑從電容C到副邊電感L2，使得副邊電感L2兩端產(chǎn)生電壓，此電壓將耦合到原邊電感L1兩端，使原邊電感L1產(chǎn)生耦合電壓，從而使得原邊電感L1產(chǎn)生瞬時(shí)電流，方向與正常工作電流相反，兩個(gè)電流疊加，此時(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)上的電流迅速下降為零，晶閘管開(kāi)關(guān)模塊(1)自動(dòng)斷開(kāi)，從而使故障從整個(gè)直流系統(tǒng)回路切斷，檢測(cè)電容C的電壓，當(dāng)電容C的電壓降低至預(yù)設(shè)值U_min后，控制器(4)觸發(fā)撬棒電路(3)斷開(kāi)，將第一外部隔離開(kāi)關(guān)和第二外部隔離開(kāi)關(guān)之間斷開(kāi)，則短路關(guān)斷操作完畢。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斷路控制方法，其特征在于：所述步驟3中，當(dāng)需要外部直流負(fù)載正常關(guān)斷時(shí)，控制器(4)向可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)發(fā)出控制信號(hào)控制可控電力電子開(kāi)關(guān)(3.1)閉合，外部直流負(fù)載通過(guò)撬棒電路(3)產(chǎn)生故障電流，并達(dá)到直流固態(tài)斷路器最小整定值，則正常關(guān)斷操作完畢。