[發明專利]一種基于橋式感應轉移直流斷路器及其使用方法

有效

• 申請號: 201610997307.2
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106786348B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 吳益飛;吳翊;楊飛;榮命哲;胡楊;紐春萍;易強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 張波濤;管瑩

1.一種基于橋式感應轉移的直流斷路器，其特征在于，所述斷路器包括主電流電路、能量耗散電路、轉移電流電路；所述主電流電路、能量耗散電路以及轉移電流電路并聯連接；

所述主電流電路是機械開關或機械開關和電力電子器件的組合；

所述轉移電流電路包含電容(C)和第一電感(L1)組成的串聯電路、支路電感(L0)和橋式支路串聯組成的閉合電路，所述第一電感(L1)和支路電感(L0)耦合組成一個互感器；

所述橋式支路由第一功率半導體器件(B1)、第二功率半導體器件(B2)、第三功率半導體器件(B3)、第四功率半導體器件(B4)和支路電容組成；所述第一功率半導體器件(B1)和第四功率半導體器件(B4)串聯后與所述第二功率半導體器件(B2)和第三功率半導體器件(B3)串聯組成的電路并聯；所述第一功率半導體器件(B1)和第四功率半導體器件(B4)間具有第一端點，所述第二功率半導體器件(B2)和第三功率半導體器件(B3)間具有第二端點，所述支路電容接于所述第一端點與第二端點之間。

2.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于，所述機械開關為基于電磁斥力的高速機械開關、基于高速電機驅動的機械開關或基于爆炸驅動的高速機械開關。

3.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于：所述第一功率半導體器件(B1)、第二功率半導體器件(B2)、第三功率半導體器件(B3)、第四功率半導體器件(B4)為不可控或者具有半控功能的功率半導體器件或者其組合。

4.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于：所述功率半導體器件包括但不局限于電力二極管、晶閘管、IGCT、IGBT和GTO中的任意一個或者任意多個的組合。

5.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于：所述的支路電感(L0)、第一電感(L1)為空心電感器或含磁芯的電感器，由一個或多個電感串聯或并聯組成。

6.根據權利要求1所述的斷路器，其特征在于：所述能量耗散電路為壓敏電阻或氧化鋅閥片組成的避雷器的一個或任意多個的組合。

7.一種根據權利要求1-6之一所述的基于橋式感應轉移的直流斷路器的使用方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟0，系統正常運行，電流全部從主電流電路流過；

步驟1，系統發生短路故障，主電流電路電流開始上升，當超過系統短路閾值時，控制系統動作，機械開關開始動作；

步驟2，所述機械開關的機械觸頭間建立起足夠的弧壓，控制系統導通第一至第四功率半導體器件(B1，B2，B3，B4)，感應電感模塊電路導通，感應電感模塊中的電容開始放電，耦合電感使得轉移電流電路中的第一電感(L1)兩端產生感應電壓，第一電感(L1)和電容(C)開始放電；

步驟3，機械開關完全打開，主電路電流全部轉移至轉移電流電路；

步驟4，轉移電流電路承受全部短路電流，且短路電流在逐漸上升；

步驟5，當短路電流對電容(C)充電的電壓值達到了能量耗散電路的導通閾值，能量耗散電路導通；電流開始向過電壓限制電路轉移，由于過電壓限制電路的電壓鉗位作用，斷路器兩端電壓上升幅度很小；

步驟6，轉移電流電路中的電流全部轉移至能量耗散電路，此時斷路器兩端的電壓達到最高值，為開斷過程中斷路器兩端過電壓峰值；此后，能量耗散電路中的電流將開始下降，斷路器兩端的電壓也開始緩慢下降，當系統電流小于能量耗散電路的最小導通電流時；能量耗散電路關閉，能量耗散電路兩端電壓迅速下降；

步驟7，能量耗散電路中的電流為0，感應轉移模塊中的電容器重新充電，斷路器開斷完成，斷路器兩端的電壓降為系統電壓。