[發明專利]一種基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲及其實現方法

在審

• 申請號: 201911157007.3
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110768203A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 譚親躍;萬易;孟斌;李宗平;劉政光;熊迪
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H9/04;H02H7/26
• 代理公司: 11385 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司
• 代理人: 董芙蓉

1.一種基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲，其特征在于：所述直流斷路器由普通斷路器和輔助普通斷路器完成無弧開斷流操作的軟開關電路、限壓耗能組件構成；所述軟開關電路是由無源電力元件和電力電子器件構成的用以實現不同作用的組件以一定的拓撲連接而成，其中涉及的組件有通道隔離組件、換流啟動組件、儲能建壓組件。

2.根據權利要求1所述的基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲，其特征在于：該拓撲根據實際應用的電壓等級和可靠性與經濟性方面的要求有兩種連接方式，根據軟開關電路部分的拓撲形狀分為Y形和H形；Y形連接方式的特征為：普通斷路器串接于主電流回路，通道隔離組件和換流啟動組件先并聯后再與儲能建壓組件串聯然后整體跨接在斷路器出口的極側和大地之間，限壓耗能組件也并接于斷路器出口的極側和大地之間；H形連接方式的特征為：儲能建壓組件連接于H橋左上和右下橋臂，換流啟動組件連接于H橋左下和右上橋臂，H橋中間橋臂連接通道隔離組件，H形軟開關電路整體跨接在斷路器出口的極側和大地之間，限壓耗能組件也同樣并于斷路器出口的極側和大地之間。

3.一種權利要求1所述基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲的實現方法，其特征在于：利用電力電子器件的可控性，加以適當的時序配合，并引入電力電子軟開關技術為通流主回路創造電流的人工過零點，實現直流側斷路器的零電流無弧斷開，有效降低對直流斷路器在開斷容量、通流能力的要求，并顯著提高換流速度。

4.根據權利要求3所述的基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲的實現方法，其特征在于：利用儲能元件，在直流輸電線路正常工作時儲存電能，為故障后的換流積蓄足夠的能量，而不需要外接電源，對線路的正常工作不會構成影響；故障后在換流啟動組件的控制下讓儲能裝置迅速放出電能，提供一條換流通道，迫使流經普通斷路器的電流迅速過零，實現普通斷路器的無弧軟關斷。

5.根據權利要求4所述的基于軟開關技術的無弧直流斷路器拓撲的實現方法，其特征在于：包含以下四個階段：

(1)充電階段：在通道隔離組件的控制下給儲能裝置充電，為換流積蓄足夠的電能；

(2)換流階段：在換流啟動組件的控制下，為儲能裝置電能的釋放提供通路，迫使主回路電流過零，并在此時拉開普通斷路器，實現其零電流無弧斷開；

(3)建壓階段：在感性負荷側電流的作用下，為儲能建壓組件中的電容反向建壓，以輔助限壓耗能組件投入工作，并保證非線性電阻的可靠導通；

(4)耗能階段：在足夠電容反壓的作用下，使線性和非線性電阻投入工作并消耗掉系統的剩余能量，防止系統過電壓的產生。