[实用新型]一种直流断路器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种直流断路器。

背景技术

随着基于电压源换流器（VSC）的多端柔性直流和直流电网技术的开始应用，快速直流断路器成为保证系统稳定安全可靠运行的关键设备之一。在交流系统中，交流电流在一个周期内存在两个自然过零点，交流断路器正是利用电流的自然过零点关断电流，而在直流系统中，直流电流不存在自然过零点，因此直流电流的开断远比交流电流的开断困难。

开断直流电流通常有两种方式，一种是在常规交流机械断路器的基础上，通过增加辅助电路，在开断弧间隙的直流电流上迭加增幅的振荡电流，利用电流过零时开断电路，利用这种原理制造的机械式断路器，在分断时间上无法满足多端柔性直流输电系统的要求；另一种是利用大功率可关断电力电子器件，直接分断直流电流，利用这种原理制造的固态断路器，在时间上虽然可以满足多端柔性直流系统的要求，但在正常导通时的损耗过大，经济性较差。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种直流断路器，实现了用可关断电力电子器件切断直流电流，无电弧切断，速度快的效果。

本实用新型提供的一种直流断路器，所述断路器包括并联连接的换流回路、断流回路和能量吸收回路，其改进之处在于，

所述换流回路包括串联的换流单元和至少一个的机械开关；

所述断流回路包括N个串联的断流单元。

其中，所述换流单元和所述断流单元均包括全桥结构的换流器。

其中，所述全桥结构的换流器包括四个二极管和至少一个的功率半导体开关；

每两个二极管串联构成一条支路，两条支路并联，且分别引出两条支路的中间点，作为输入端或输出端；

所述功率半导体开关并联于二极管构成的支路两端。

其中，所述能量吸收回路包括避雷器。

其中，所述能量吸收回路包括滑动变阻器。

与现有技术比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型提供的直流断路器电路拓扑，由换流回路承担正常导通电流，换流回路中换流单元串联级数少，因此直流断路器正常导通时的通态损耗低。

2、本实用新型提供的直流断路器电路拓扑，由高速机械开关是无电流分断，大大加快了开关分断速度。

3、本实用新型提供直流断路器拓扑通态损耗低。

4、本实用新型提供的直流断路器换流单元及断流单元采用全桥结构，模块化降低了对电力电子器件一致性的要求，易于直流断路器电力电子器件的串联使用。

5、本实用新型提供的直流断路器电路拓扑，由断流回路的功率半导体开关来切断直流电流，无电弧切断，速度快。

6、本实用新型提供的直流断路器并可实现导通双向电流，降低了对电力电子器件驱动电路的要求，同时降低了成本。

7、本实用新型提供的直流断路器拓扑结构新颖简洁，功能全面，控制简单。

附图说明

图1为本实用新型提供的断路器的电气结构示意图。其中，K为机械开关；Z为避雷器。

图2为本实用新型提供的全桥结构换流器的示例图。

图3为本实用新型提供的基于全桥结构实现的断路器的示例图。

图4为本实用新型断路器与控制电路连接示例图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例提出的一种断路器，其电气结构如图1所示，包括并联连接的换流回路、断流回路和能量吸收回路；且，本实施例提出的，

换流回路用于将外部电流切换到断流回路，包括串联连接的机械开关和换流单元，导通双向电流；换流单元只承受断流开关导通时的通态压降；高速机械开关断开后承受整个断路器的电压。

断流回路负责在高速机械开关断开之后快速切断回路中的直流电流，可关断双向电流。其包括串联连接的断流单元。

换流单元和断流单元均由全桥结构的换流器构成。

全桥结构的换流器包括四个二极管和至少一个功率半导体开关组成，如图2所示，每两个二极管串联构成一条支路，两条支路并联，且分别引出两条支路的中间点，作为输入端或输出端，功率半导体开关分别与两个二极管串联支路并联连接；一个全桥结构的换流器、换流电感和机械开关串联构成换流回路，N个全桥结构的换流器与断流电感串联构成断流回路。用全桥结构的换流器实现的断路器示例如图3所示。