[發(fā)明專利]一種雙向分斷的混合式斷路器及其開斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710415079.8
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107086541B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設計）人: 郭安祥;胡楊;蘇揚;易強;郭佳豪;張含天;劉子瑞;楊飛
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/04
• 代理公司: 11760 北京前審知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 陳姍姍

公開了一種雙向分斷的混合式斷路器及開斷方法，所述斷路器包括主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路、過電壓限制支路、在線監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、進線端C1和出線端C2，并且主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路以及過電壓限制支路并聯(lián)，半控型功率半導體器件VD1負極和半控型功率半導體器件VD3正極連接在高速機械開關斷口一端，半控型功率半導體器件VD2負極和半控型功率半導體器件VD4正極連接在高速機械開關斷口另一端。所述混合式直流斷路器具有雙向?qū)ê头謹嗟哪芰Γ瑧糜陔p向通流的直流供電系統(tǒng)中。

技術領域

本發(fā)明涉及雙向分斷的混合式斷路器及其開斷方法，特別涉及通過改變觸發(fā)轉(zhuǎn)移支路的半控型功率半導體器件的時序，來實現(xiàn)關斷不同方向電流的功能的斷路器。

背景技術

合式直流斷路器具有通流能力強、關斷速度快、通態(tài)損耗小等優(yōu)點，近年來一直是業(yè)界研究熱點。隨著直流供電系統(tǒng)的進一步發(fā)展，新型的直流系統(tǒng)中，大多數(shù)負載具有負荷和電源雙重屬性的特點。這一特點造成直流電網(wǎng)中的電流和能量的流向具有不確定的特點。這一特點對直流斷路器提出了雙向分斷的要求。工作于這種直流系統(tǒng)的直流斷路器，不像傳統(tǒng)的斷路器所工作的供電系統(tǒng)電流流向具有確定的特點。而現(xiàn)階段的混合式直流斷路器大多通過制造和短路電流相反的振蕩電流制造人工過零點，從而實現(xiàn)直流分段的目的。在這種應用背景下，應用于雙向直流供電系統(tǒng)的直流斷路器必須具備夠辨識電流流向，并且在斷路器分閘時根據(jù)電流流向做出對應的分斷動作的能力。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術存在的不足或缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的混合式斷路器及其控制方法。通過控制轉(zhuǎn)移電流電路的功率半導體器件按照一定時序?qū)ǎ梢杂行拗茢嗦菲鲀啥说倪^電壓上升速率，并且由于開斷過程中電容電流經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移，斷路器開斷完成后預充電電容上的電壓方向與動作前的預充電電壓方向一致，省去了電容C的充電過程，因此混合式斷路器具有雙向?qū)ê头謹喙δ堋．斵D(zhuǎn)移電流電路兩端的電壓達到過電壓限制電路的導通閾值時，過電壓限制電路導通，使得主電流電路兩端電壓被限制在一定范圍；控制系統(tǒng)監(jiān)測主電流電路和轉(zhuǎn)移電流電路中電路1的電流幅值和電流變化率，并根據(jù)監(jiān)測結果控制高速機械開關和轉(zhuǎn)移電流電路按照一定時序動作。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn)。

本發(fā)明的一方面，一種雙向分斷的混合式斷路器包括主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路、過電壓限制支路、在線監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出線端C1和出線端C2，并且主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路以及過電壓限制支路并聯(lián)。

所述主電流回路由出線端C1、高速機械開關和出線端C2串聯(lián)組成。

所述電流轉(zhuǎn)移支路包括支路1、支路2和振蕩支路，其中，支路1由半控型功率半導體器件VD1和半控型功率半導體器件VD2正極串聯(lián)組成，支路2由半控型功率半導體器件VD3和半控型功率半導體器件VD4負極串聯(lián)組成，振蕩支路由預充壓的轉(zhuǎn)移電容C和振蕩電感L1組成。

所述支路1兩端并聯(lián)在高速機械開關兩端，實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述支路1中半控型功率半導體器件VD1和VD2的正極相連接的一端和振蕩支路中振蕩電感L1一側(cè)相連。

所述支路2兩端并聯(lián)在高速機械開關兩端，從而實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述振蕩支路的轉(zhuǎn)移電容C一側(cè)和支路2的半控型功率半導體VD3和VD4的正極相連接的一端相連接。

所述振蕩支路中的轉(zhuǎn)移電容C靠近與支路2連接處的電容極柱充負電，另一端充正電。

所有半控型功率半導體器件均為單向?qū)ǖ陌肟匦凸β拾雽w器件。