[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

一種基于橋式感應轉移的直流斷路器及其使用方法，包括相互并聯的主電流電路，能量耗散電路以及轉移電流電路；所述轉移電流電路包含電容和電感組成的串聯電路、支路電感和橋式支路串聯組成的閉合電路，所述電感和支路電感耦合組成一個互感器。本發明并聯的橋式放電電容電路和感應電感電路實現對電流的快速分斷，可以有效降低斷路器控制體積大小與制造成本。利用橋式感應轉移模塊實現電流快速地雙向轉移和分斷，而且主回路電容不用預充電，實現二次充電電路和主回路的隔離，轉移速度快。主回路電容僅需要單向充電，可以降低電容體積和成本，開斷可靠性高。

技術領域

本發明屬于電氣設備技術領域，特別涉及一種基于橋式感應轉移結構的轉移電流電路及其使用方法。

背景技術

由高速機械開關與功率半導體器件組成的混合型斷路器具有通流容量大、關斷速度快、限流能力強等優點，已經成為大容量系統開斷領域的研究熱點。使用具有全控功能的功率半導體器件分斷電流的混合式直流斷路器方案相比于其它混合式方案具有分斷速度更快，更利于分斷額定電流的優點。但在使用全控型功率半導體器件分斷電流時，其電流轉移回路通常需要全控型功率半導體器件關斷電流，控制復雜程度與成本較高，制約了其推廣和應用。

傳統的轉移電流電路中的電容器充電電路與主回路直接相連，沒有隔離，開斷過程充電電源和主回路會發生干擾，并且對于主回路充電電源的耐壓要求非常高，開斷不可靠。

傳統的直流斷路器不能夠處理直流電網中潮流方向不確定情況下雙向限制和分斷故障電流的需求，或者為了滿足雙向工作的情況，往往會使得斷路器的制造體積和成本大大提升。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于低壓橋式感應轉移的直流斷路器，所述斷路器包括相互并聯的主電流電路，能量耗散電路以及轉移電流電路；所述主電流電路是由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和第一電感組成的串聯電路、支路電感和橋式支路串聯組成的閉合電路，所述第一電感和支路電感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、第二功率半導體器件、第三功率半導體器件、第四功率半導體器件和支路電容組成；所述第一功率半導體器件和第四功率半導體器件串聯后與所述第二功率半導體器件和第三功率半導體器件串聯組成的電路并列；所述第一功率半導體器件和第四功率半導體器件間具有第一端點，所述第二功率半導體器件和第三功率半導體器件間具有第二端點，所述支路電容接于所述第一端點與第二端點之間。

優選地，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。

優選地，所述第一功率半導體器件、第二功率半導體器件、第三功率半導體器件、第四功率半導體器件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；

優選地，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。

優選地，所述的支路電感、第一電感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。

優選地，所述能量耗散電路的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。

本發明還提出一種基于橋式感應轉移的直流斷路器的使用方法，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，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兩端產生感應電壓，第一電感和電容開始放電。