[发明专利]一种高压直流断路器的在线检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种高压直流断路器的在线检测装置和方法，所述高压直流断路器包括通态支路和限流支路，所述通态支路包括串联的机械开关和通态功率半导体阀，所述限流支路包括限流功率半导体阀，通态功率半导体阀和限流功率半导体阀均设有串联的阀臂，每个阀臂由M个IGBT直接串联组成，M≥2：每个IGBT并联有均压缓冲电路，每个IGBT连接有一个带有IGBT电压检测电路的门极驱动单元GDU，所有的门极驱动单元GDU与在线检测控制器相连，在线检测控制器向门极驱动单元GDU发出控制命令，各门极驱动单元GDU根据命令控制对应的IGBT开通或关断并将检测信息反馈至在线检测控制器，在线检测控制器还用于检测限流支路的电流、通态支路的电流以及机械开关是否异常。

技术领域

本发明涉及一种高压直流断路器的在线检测装置和方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展及进步，在高压、大容量直流断路器应用领域，IGBT特别是压接式IGBT直接串联的方式，具有结构紧凑，控制方法简单等优势，得到了广泛的应用。高压直流断路器是构建多端柔性直流系统的核心装备，能够提高系统运行的经济性和可靠性。

高压直流断路器需要在数毫秒内实现换流站与故障点隔离，实现快速将故障切除的功能，一般采用IGBT器件，特别是压接型IGBT器件串联组成高压直流断路器的通态支路和限流支路。为保障系统的可靠运行，需要对高压直流断路器进行在线检测。在检测过程中，既要保证高压直流断路器处于运行状态，还要可以对机械开关、所有IGBT进行检测，并可以快速找出故障点，以及损坏IGBT的具体位置，为后期的检修更换提供可靠的数据支撑，本发明即是基于此考虑而产生。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高压直流断路器的在线检测装置和方法，通过对高压直流断路器中通态支路和限流支路的电流检测、机械开关位置节点的检测、IGBT集射极电压的检测，判断两个支路中有无IGBT、机械开关断路、短路，可以快速找出故障点，以及损坏IGBT的具体位置，为后期的检修更换提供可靠的数据支撑。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种高压直流断路器的在线检测装置，所述高压直流断路器包括通态支路和限流支路，所述通态支路包括串联的机械开关和通态功率半导体阀，所述限流支路包括限流功率半导体阀，通态功率半导体阀和限流功率半导体阀均设有串联的阀臂，每个阀臂由M个IGBT直接串联组成，M≥2：

每个IGBT并联有均压缓冲电路，每个IGBT连接有一个带有IGBT电压检测电路的门极驱动单元GDU，所有的门极驱动单元GDU与在线检测控制器相连，在线检测控制器向门极驱动单元GDU发出控制命令，各门极驱动单元GDU根据命令控制对应的IGBT开通或关断并将检测信息反馈至在线检测控制器，在线检测控制器还用于检测限流支路的电流、通态支路的电流以及机械开关是否异常。

优选，均压缓冲电路包括串联的二极管D和电容C，串联的电阻R1和R2，电阻R1的一端分别与二极管D的正极、IGBT的集电极相连，电阻R1的另一端分别与电阻R2、二极管D的负极相连，二极管D的负极与电容C相连，电阻R2的另一端分别与电容C的另一端、IGBT的发射极相连。

相应的，一种高压直流断路器的在线检测方法，包括如下步骤：

步骤1、开通限流支路上限流功率半导体阀的所有IGBT；

步骤2、关断通态支路上通态功率半导体阀的所有IGBT；

步骤3、延迟时间T_y，判断通态支路电流是否为0，若为0，则进入步骤4；

步骤4、判断限流支路电流是否为工作电流，若是，则进入步骤5；

步骤5、判断通态支路上每个IGBT的集射极电压VCE是否大于设定参考值VREF₀，若否，则判断通态支路对应的IGBT异常；若是，则进入步骤6；