[發(fā)明專利]一種多端口組合型混合式直流斷路器及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811382881.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN109687405B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李猛;羅易萍;和敬涵;張秋芳;羅國敏;王小君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種多端口組合型混合式直流斷路器及控制方法，包括，主斷流支路、n條正常通流支路和n條故障通流支路，n為不小于1的整數(shù)；每一條正常通流支路和每一條故障通流支路串聯(lián)后作為一組串聯(lián)支路，每組串聯(lián)支路之間連接一個(gè)線路端口；主斷流支路與每一組串聯(lián)支路并聯(lián)，并聯(lián)電路的兩端分別為第一直流母線A和第二直流母線B，當(dāng)斷路器安裝在直流系統(tǒng)的正極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向?yàn)閺牡谝恢绷髂妇€A指向第二直流母線B，當(dāng)斷路器安裝在直流系統(tǒng)負(fù)極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向從第二直流母線B指向第一直流母線A。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)多個(gè)斷路器功能的同時(shí)，減少了全控性電力電子器件的數(shù)量和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多端口組合型混合式直流斷路器及控制方法。

背景技術(shù)

直流斷路器是建設(shè)柔性直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，目前用于柔性直流電網(wǎng)的直流斷路器主要分為基于常規(guī)開關(guān)的機(jī)械式直流斷路器、基于純固態(tài)電力電子器件的固態(tài)直流斷路器和基于機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)相結(jié)合的混合直流斷路器。其中，混合直流斷路器因同時(shí)具備了機(jī)械開關(guān)的通流能力和固態(tài)開關(guān)的斷流能力，因此，應(yīng)用前景廣闊。在針對(duì)混合直流斷路器的研究中，2012年，ABB集團(tuán)宣布其開發(fā)出世界首臺(tái)混合式高壓直流斷路器。此后，基于該典型混合直流斷路器拓?fù)?，提出了基于晶閘管的混合直流斷路器、模塊級(jí)聯(lián)型的混合式斷路器等多種混合直流斷路器方案。但在采用上述單個(gè)混合直流斷路器隔離直流故障時(shí)，直流線路正負(fù)極和兩端均需裝設(shè)直流斷路器，在柔性直流電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，上述混合直流斷路器方案存在使用個(gè)數(shù)多和投資成本過高的問題。

為此，進(jìn)一步提出了將連接在同一直流母線上的多個(gè)直流斷路器進(jìn)行重新組合和統(tǒng)一控制，以實(shí)現(xiàn)在保證快速開斷直流故障電流的同時(shí)減少電力電子器件使用個(gè)數(shù)的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中主要包括新型組合式混合直流斷路器和多端混合直流斷路器，圖1為新型組合式混合直流斷路器拓?fù)鋱D，參照?qǐng)D1，該斷路器采用將多條不同線路上的故障電流轉(zhuǎn)移到同一電力電子斷流支路上進(jìn)行分?jǐn)?，從而大幅減少了絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)組件的使用個(gè)數(shù)；圖2為多端混合直流斷路器拓?fù)鋱D，參照?qǐng)D2，該斷路器可以將故障電流分散到不同斷流單元中進(jìn)行分?jǐn)?，減少了單個(gè)避雷器吸收能量，降低了斷路器的投資成本。但上述現(xiàn)有技術(shù)中，圖1所示的混合直流斷路器為盡量減少使用的電力電子器件數(shù)目，導(dǎo)致了斷流功能上的缺陷，存在無法開斷母線故障、多條線路相繼故障等問題；圖2所示的混合直流斷路器使用的主斷流支路器件仍然較多，實(shí)施的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的提供了一種多端口組合型混合式直流斷路器及控制方法，以克服現(xiàn)有方案在成本和功能上的矛盾。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一方面提供了一種多端口組合型混合式直流斷路器，包括：主斷流支路、n條正常通流支路和n條故障通流支路，n為不小于1的整數(shù)。

故障通流支路包含一個(gè)快速機(jī)械開關(guān)和和一組電力電子開關(guān)，用于直流故障時(shí)電流的導(dǎo)通。

n條正常通流支路和n條故障通流支路中的每一條正常通流支路和每一條故障通流支路串聯(lián)后作為一組串聯(lián)支路，所述的主斷流支路與每一組串聯(lián)支路并聯(lián)，并聯(lián)電路的兩端分別為第一直流母線A和第二直流母線B；當(dāng)所述斷路器安裝在直流系統(tǒng)的正極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向?yàn)閺牡谝恢绷髂妇€A指向第二直流母線B，當(dāng)所述斷路器安裝在直流系統(tǒng)負(fù)極時(shí)，故障通流支路的電力電子開關(guān)方向從第二直流母線B指向第一直流母線A。

進(jìn)一步地，主斷流支路包括由四個(gè)二極管組成的雙向橋式結(jié)構(gòu)和多個(gè)串聯(lián)的斷流單元，所述的多個(gè)串聯(lián)的斷流單元經(jīng)過單方向串聯(lián)后跨接在所述的雙向橋式結(jié)構(gòu)的上橋臂和下橋臂之間；

所述的主斷流支路用于直流故障時(shí)的故障電流轉(zhuǎn)移、開斷和故障能量的吸收。

進(jìn)一步地，正常通流支路包含一個(gè)快速機(jī)械開關(guān)和一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)移開關(guān)，用于導(dǎo)通系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電流。