[发明专利]一种基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器

说明书

技术领域

    本发明涉及一种直流断路器，尤其是一种基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器。 

背景技术

面对经济社会的快速发展，用户对电力系统提出了更加环境友好、更加安全可靠、更加优质经济并支持用户与电网双向互动等诸多要求。研究资料表明，基于直流的配电网具有比现有交流配电网更好的性能，研究兼具可靠性、安全性、稳定性、经济性的直流配电网具有巨大的市场价值和经济价值，对于提高我国电力系统的安全性、经济性、稳定性与灵活性，建立环保、高效的智能电力系统有着重要的意义。然而，制约柔性直流配电网研究与应用的技术瓶颈之一，就是缺乏实用的高压直流断路器。因此，研发新型直流断路器，提高直流断路器容量，已经成为当前直流断路器发展的目标，也是目前我国电力系统安全稳定运行和电力建设、发展迫切需要解决的实际问题。

由于直流电流不存在过零点，因而直流电弧的熄灭比交流电弧困难得多。目前，直流断路器的设计方案主要可分为机械断路器与固态断路器两大类。虽然近几年直流断路器技术已经有了长足的进步，但从目前的研究情况来看，大多数科研机构对于直流断路器的研究还基本处于样机试制和验证阶段，容量较小且集中在一些特殊的领域，无法投入工程应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器，同时提供了其采用的故障预处理控制策略，不仅能在直流系统正常工作时控制直流线路的通断，还能在直流电路发生短路故障时开断短路电流，并显著缩短故障发生后线路开断的时间。

本发明所述的基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器，包括直流电源、机械开关、电力电子复合开关、缓冲电路、限流电路、续流二极管、直流负载。

机械开关仅包括一个机械开关S，续流二极管仅包括一个续流二极管D。直流电源的正极分别与机械开关S一端、电力电子复合开关的正端、缓冲电路一端相连接，负极分别与续流二极管D阳极以及直流负载一端相连接，机械开关S另一端分别与电力电子复合开关负端、缓冲电路另一端、限流电路一端相连接，限流电路另一端分别与续流二极管D阴极以及直流负载另一端相连接。

电力电子复合开关包括IGBT阀组T₁（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）和晶闸管组T₂，IGBT阀组T₁的集电极为电力电子复合开关的正端，与机械开关S一端相连接，IGBT阀组T₁的发射极与晶闸管组T₂的阳极串联，晶闸管组T₂的阴极为电力电子复合开关的负端，与机械开关S另一端相连。IGBT阀组T₁ 是由多个IGBT串联、并联或串并联组合而成；晶闸管组T₂是由多个晶闸管串联、并联或串并联组合而成。

缓冲电路包括电容C_T、第一电阻R_T和第一二极管D_T，第一电阻R_T一端分别与第一二极管D_T阴极、电容C_T一端相连接，第一电阻R_T另一端分别与第一二极管D_T阳极、电力电子复合开关的正端相连接，电容C_T另一端与电力电子复合开关的负端相连接。