[發明專利]具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器及其開斷方法

在審

• 申請號: 201811418900.2
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN111224372A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 鐘建英;魏源;龐素敏;趙曉民;肖宇;劉文魁;郭煜敬;張亞輝;王銘飛;劉慶;許興濤;李旭旭;易強;吳益飛;楊飛
• 申請（專利權）人: 平高集團有限公司;國家電網有限公司;西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/04;H02H1/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及一種具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器及其開斷方法，該混合式直流斷路器包括并聯連接的主電流支路、橋式電流轉移支路和過電壓限制支路；橋式電流轉移支路包括并聯的第一、二支路，第一、二支路均包括兩個反向串聯的半控型功率半導體器件，第一支路的串聯點與第二支路的串聯點之間連接有含有電容和電感的振蕩支路；振蕩支路并聯有一個用于在開斷過程完成后觸發的半控型功率半導體器件。本發明通過在振蕩支路的兩端并聯一個半控型功率半導體器件，在直流斷路器開斷完成后，觸發該半控型功率半導體器件導通，振蕩支路產生自激振蕩使電容電壓發生反轉，無需另外提供為電容充電的電源，可實現直流斷路器的快速重合閘功能。

技術領域

本發明涉及一種具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器及其開斷方法，屬于高壓直流斷路器技術領域。

背景技術

混合式直流斷路器具有通流能力強、關斷速度快、通態損耗小等優點，近年來一直是業界研究的熱點。隨著直流供電系統的進一步發展，在新型的直流系統中，大多數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中的電流和能量的流向具有不確定的特點。同時為了使排除瞬時故障后的直流系統能夠快速恢復，以避免其對整個系統造成更大的危害，這對直流斷路器提出了雙向分斷和快速重合閘的要求。

由于直流電網中的電流和能量的流向具有不確定的特點，直流斷路器在故障切除后不能立刻投入使用，瞬態故障消失后，也不能立即恢復系統供電。目前，現有的直流斷路器通過LC振蕩電流來產生和短路電流相反的振蕩電流，以使得主電流支路電流過零。例如申請公布號為CN107069654A的中國發明專利申請文件公開了一種用于中壓配網的雙向混合式直流斷路器及開斷方法，通過并聯LC振蕩支路產生振蕩電流，強迫主電流回路中的電流過零，從而實現斷路器的開斷。

但是，在直流斷路器關斷完成后，電容C的電容電壓與其初始電容電壓方向相反，為了能夠重合閘，需要實現電容C的(反向)充電。現有技術中，通常需要提供外加的電源對電容C進行充電，其結構復雜而且耗時較長，會影響直流斷路器的短時重合閘過程。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器及其開斷方法，用于解決斷路器如何能夠在短時間內實現重合閘功能的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器，包括并聯連接的主電流支路、橋式電流轉移支路和過電壓限制支路；所述橋式電流轉移支路包括并聯的第一支路和第二支路，第一支路包括兩個反向串聯的半控型功率半導體器件，第二支路包括兩個反向串聯的半控型功率半導體器件，第一支路的串聯點與第二支路的串聯點之間連接有含有電容和電感的振蕩支路；所述振蕩支路并聯有一個用于在開斷過程完成后觸發的半控型功率半導體器件。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種具有快速重合閘功能的混合式直流斷路器的開斷方法，步驟如下：

在開斷過程中，通過橋式電流轉移支路中的振蕩支路向主電流支路注入反相振蕩電流迫使主電流支路中電流過零，以斷開主電流支路中的機械開關；

在開斷過程完成后，觸發半控型功率半導體器件使所述振蕩支路產生自激振蕩，使振蕩支路中的電容電壓反轉，為下次開斷做好準備。

本發明的有益效果是：通過在振蕩支路的兩端并聯一個半控型功率半導體器件，在直流斷路器開斷完成后，通過觸發該半控型功率半導體器件導通，使振蕩支路產生自激振蕩，振蕩支路中的電容電壓發生反轉，從而無需另外提供為電容充電的電源且所需時間較短，可實現直流斷路器在短時間內的重合閘功能。

作為斷路器的進一步改進，為了實現可靠續流，所述主電流支路包括并聯連接的機械開關支路和續流支路，所述機械開關支路包括串聯連接的第一機械開關和第二機械開關，所述續流支路包括反向串聯的第一不可控型功率半導體器件和第二不可控型功率半導體器件，機械開關支路的串聯點與續流支路的串聯點相連。