[发明专利]一种高压混合式直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种高压混合式直流断路器，包括主电流电路（1）、电流转移电路（2）、能量吸收电路（3）、系统接线端J1和J2，其特征在于：

所述的主电流电路（1）、电流转移电路（2）和能量吸收电路（3）并联，并联电路的第一联结端与所述的系统接线端J1连接，并联电路的第二联结端与所述的系统接线端J2连接；

所述的主电流电路（1）包括真空开关模块VB和磁场发生电路（4），所述真空开关模块VB是至少由一个真空开关构成的串并联组件，所述真空开关是基于电磁斥力原理构成的快速真空开关；

所述的磁场发生电路（4）是由预充电电容C1、线圈L1和控制开关S1依次串联构成的脉冲磁场回路，所述的真空开关模块VB和磁场发生电路（4）之间没有电气连接关系，所述的线圈L1与所述的真空开关模块VB尽量靠近，线圈L1的法向与真空开关模块VB中电流方向垂直；

所述的电流转移电路（2）包括至少由一个半导体开关串并联构成的半导体开关组件T；

所述的能量吸收电路（3）是由多个压敏电阻单元串并联构成的压敏电阻组件MOV。

2.根据权利要求1所述的一种高压混合式直流断路器，其特征在于，所述的磁场发生电路（4）中的控制开关S1接通时，所述的预充电电容C1通过所述的线圈L1放电，所述的线圈L1产生与所述的真空开关模块VB中电流方向垂直的横向磁场B。

3.根据权利要求1所述的一种高压混合式直流断路器，其特征在于，所述的半导体开关组件T由至少一个全控型半导体器件串并联构成，所述的全控型半导体器件为GTO、IGCT或IGBT。

4.根据权利要求1所述的一种高压混合式直流断路器，其特征在于，所述的半导体开关组件T由至少一个半控型半导体器件串并联构成，所述的半控型半导体器件采用晶闸管时，晶闸管两端需要并联强迫关断电路(5)；所述的强迫关断电路（5）由预充电电容C2、电感L2和控制开关S2依次串联构成，所述的控制开关S2为至少由一个晶闸管或真空触发开关串并联构成的开关组件；所述的控制开关S2接通时，所述的预充电电容C2通过所述的电感L2放电产生脉冲大电流，迫使所述的半导体开关组件T电流过零关断。

5.根据权利要求1或3或4所述的一种高压混合式直流断路器，其特征在于，所述的半导体开关组件T采用全控型半导体器件反向串联组件T1或二极管桥式电路与单相全控型半导体器件构成的组件T2实现断路器的双向分断功能。

6.根据权利要求1或3或4所述的一种高压混合式直流断路器，其特征在于，所述的半导体开关组件T采用晶闸管反向并联组件T3、二极管桥式电路与单相晶闸管构成的组件T4实现断路器的双向分断功能，所述的半导体开关组件T3或T4通过预充电电容、电感与晶闸管桥构成的桥式强迫关断电路T5进行关断。

7.一种如权利要求1所述的高压混合式直流断路器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、在高压直流电力系统正常工作阶段，主电流电路（1）中的真空开关模块VB处于闭合状态，导通负载电流；

b)、当系统出现短路故障后，真空开关模块VB分断，磁场发生电路（4）导通，产生能显著提高VB分断电弧电压的横向磁场B；

c)、在真空开关模块VB分断的同时，电流转移电路（2）中的半导体开关组件T导通，在真空开关模块VB电弧电压的作用下，电流迅速从真空开关模块VB向半导体开关组件T中转移；

d)、电流完全转移至半导体开关组件T之后，延时至真空开关模块VB的触头分开到足够开距时，半导体开关组件T关断；

e)、当半导体开关组件T两端电压增加到压敏电阻组件MOV的开通值后，压敏电阻组件MOV导通吸收系统能量并限制过电压，实现对故障电流的限制并最终使其减小为零。