[实用新型]模块组合高压直流断路器

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压直流输电（HVDC）保护领域，具体涉及一种模块组合高压直流断路器。

背景技术

随着高压直流输电的不断发展，对高压直流断路器的需求越来越广泛。然而，研发高压直流断路器存在两大技术难题：①直流电流没有自然过零点，直流电弧不易熄灭；②直流系统阻抗较之交流系统要小得多，其短路电流增长极快。

目前，高压直流断路器主要有机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器。机械式直流断路器是在常规机械式交流断路器结构基础上，增加能够在开断直流电流过程中自动形成高频振荡电流过零点的振荡换流回路，具有运行稳定、带载能力强、通态损耗小等优点，但其触头易被开断电弧损坏，开断能力有限，且故障电流切除时间较长。固态直流断路器采用半控型或全控型电力电子开关器件实现对电流的通、断控制，具有无触头、投切快速无声响、开关是刻准确可控、寿命长等优点，但存在电力电子器件容易过压过流、器件通态损耗高、冷却系统笨重等不足之处。混合式高压直流断路器将机械式直流断路器和固态直流断路器结合，综合了它们的优点，具有通态损耗小、开断快速可控制、无弧无响声、无需专用冷却设备等优点。混合式高压直流断路器一般采用电力电子开关对机械开关进行分流，采用电容钳位电路为分流的电力电子开关提供正向导通电压，同时对电力电子开关和机械开关进行钳位，但是钳位电容的放电无法精确控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种模块组合高压直流断路器。

本实用新型采用的技术方案是：一种模块组合高压直流断路器，包括开关组、二极管、电阻和机械开关；所述开关组包括N个半桥模块；N的取值为正整数。

优选地，所述半桥模块由电容、第一IGBT和第二IGBT构成；其中，电容的正极与第一IGBT的集电极连接，第一IGBT的射极与第二IGBT的集电极连接，电容的负极与第二IGBT的射极连接；第二IGBT的集电极作为半桥模块的第一输出端，第一IGBT的射极作为半桥模块的第二输出端。

所述开关组中的半桥模块顺次连接，第i个半桥模块的第二输出端与开关组的第i+1个半桥模块的第一输出端连接，i的取值为1~N-1；开关组的第1个半桥模块的第一输出端作为开关组的上端，开关组的第N个半桥模块的第二输出端作为开关组的下端。

所述开关组的上端与电阻的一端、二极管的阴极连接，二极管的阳极与电阻的另一端、机械开关的一端连接，机械开关的另一端与开关组的下端连接；机械开关的两端作为模块组合高压直流断路器的两端。

与现有技术相比，本实用新型具有的优势为：采用通用的半桥模块，可以很好的降低成本；N个子模块串联，降低了分闸后每个子模块的每个IGBT上的电压应力；可以精确地控制每个半桥模块的电容的放电，每个半桥模块逐次放电，有效地减小放电电流。与现有的机械式直流断路器和固态直流断路器比较，本实用新型所提供的模块组合高压直流断路器具有混合式直流断路器的优点；与现有的混合式直流断路器比较，本实用新型所提供的模块组合高压直流断路器采用通用的半桥模块，可以很好的降低成本，此外可以精确地控制每个半桥模块的电容的放电。

附图说明

图1是本实用新型的模块组合高压直流断路器电路结构图；

图2是本实用新型的模块组合高压直流断路器的半桥模块的电路结构图；

图3是图1所示的模块组合高压直流断路器的示例电路（N=2）；

图4a~图4g分别是图3所示的示例电路的七种工作模态。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的内容和特点，以下结合附图对本实用新型的具体实施方案进行具体说明，但本实用新型的实施不限于此。

参考图1，本实用新型的模块组合高压直流断路器由开关组8、二极管1、电阻2和机械开关3构成；所述开关组8包括N个半桥模块SM；N的取值为正整数。

当模块组合高压直流断路器的端口电压为V_b时，每个半桥模块8上的每个IGBT的电压应力仅为V_b/N。