[发明专利]一种使线路双向电流分断的装置及其控制方法

权利要求书

1.一种使线路双向电流分断的装置，包括分断电流支路和通态电流支路；其中，分断电流支路包括一个非线性电阻和一个第一功率半导体器件的并联连接，或一个非线性电阻和至少两个相互串联的第一功率半导体器件的并联连接；通态电流支路包括至少一个双向功率半导体开关和至少一个第一高速隔离开关的串联连接；其特征在于：

所述装置还包括桥式支路，所述桥式支路包括由4条完全相同的换向支路所构成的两条桥臂，各换向支路均包括至少一个第二功率半导体器件的串联连接；所述4条换向支路两两一组同向串联，所形成的两条桥臂再进行并联；

所述装置的连接关系为以下4种中的任意一种：

a）所述装置包括一条分断电流支路、一条通态电流支路和一个桥式支路，所述通态电流支路的两端分别连接桥式支路两桥臂的桥臂中点，所述两桥臂均与分断电流支路并联连接；

b）所述装置包括至少两组分断电流支路、通态电流支路和桥式支路，每一组中，所述通态电流支路的两端分别连接桥式支路两桥臂的桥臂中点，所述两桥臂均与分断电流支路并联连接；且所有通态电流支路依次顺序串联连接；

c）所述装置包括一条通态电流支路以及至少两组分断电流支路和桥式支路，每一组中的桥式支路两桥臂均与对应的分断电流支路并联连接，且各组中桥式支路桥臂中点依次顺序串联连接；所述通态电路支路的两端分别连接前述串联电路中首尾桥式支路端部的桥臂中点；

d）所述装置包括一条通态电流支路、一个桥式支路和至少两条分断电流支路，所述各分断电路支路依次顺序串联连接后，再与桥式支路两桥臂并联连接，所述通态电路支路的两端分别连接桥式支路两桥臂的桥臂中点。

2.如权利要求1所述的一种使线路双向电流分断的装置，其特征在于：所述第一功率半导体器件具有开通关断电流能力。

3.如权利要求1所述的一种使线路双向电流分断的装置，其特征在于：所述第二功率半导体器件不具有开通关断电流能力。

4.如权利要求1所述的一种使线路双向电流分断的装置，其特征在于：所述双向功率半导体开关包括相互并联的第三、四功率半导体器件，且第三、四功率半导体器件的电流开关方向相反。

5.如权利要求1所述的一种使线路双向电流分断的装置，其特征在于：所述双向功率半导体开关包括两个功率半导体器件和两个二极管，其中，第五功率半导体器件与第一二极管并联，且二者电流开关方向相反；第六功率半导体器件与第二二极管并联，且二者电流开关方向相反；所述两个并联支路串联连接，且第五、六功率半导体器件的电流开关方向相反，第一、二二极管的电流开关方向相反。

6.如权利要求1所述的一种使线路双向电流分断的装置，其特征在于：所述换向支路还包括至少一个第二高速隔离开关，所述第二高速隔离开关与第二功率半导体器件相互串联。

7.如权利要求1至5中任意一项所述的一种使线路双向电流分断的装置的控制方法，定义所述装置中通态电流支路与桥式支路的两个连接点分别为装置的两端，所述装置以该两端串联连接到线路的电流通路；其特征在于：所述通态电流支路中的第一高速隔离开关与双向功率半导体开关闭合，桥式支路中的第二功率半导体器件闭合，分断电流支路中的第一功率半导体器件闭合；所述控制方法包括如下步骤：

－如果接收到通态电流支路的断开信号，则断开通态电流支路的双向功率半导体开关，由此将电流变换到桥式支路和分断电流支路；

－此后，断开通态电流支路的第一高速隔离开关；

－此后，如果接收到分断电流支路的断开信号，则断开分断电流支路中的第一功率半导体器件，由此将电流变换到所述非线性电阻。

8.如权利要求6所述的一种使线路双向电流分断的装置的控制方法，定义所述装置中通态电流支路与桥式支路的两个连接点分别为装置的两端，所述装置以该两端串联连接到线路的电流通路；其特征在于：所述通态电流支路中的第一高速隔离开关与双向功率半导体开关闭合，桥式支路中的第二功率半导体器件与第二高速隔离开关闭合，分断电流支路中的第一功率半导体器件闭合；所述控制方法包括如下步骤：

－如果接收到通态电流支路的断开信号，则断开通态电流支路的双向功率半导体开关，由此将电流变换到桥式支路和分断电流支路；

－此后，断开通态电流支路的第一高速隔离开关；确定与电流输入端所连接的桥臂上与该电流输入端直接或间接连接的阴极的第二功率半导体器件，断开该第二功率半导体器件所在换向支路的第二高速隔离开关；确定与电流输出端所连接的桥臂上与该电流输出端直接或间接连接的阳极的第二功率半导体器件，断开该第二功率半导体器件所在换向支路的第二高速隔离开关；

－此后，如果接收到分断电流支路的断开信号，则断开分断电流支路中的第一功率半导体器件，由此将电流变换到所述非线性电阻；

－将桥式支路中尚处于闭合状态的第二高速隔离开关断开，完成整个分断过程。