[发明专利]一种T型直流断路器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种T型直流断路器，包括主支路、分别设置在所述主支路两端的第一换流开关和第二换流开关及与主支路并联连接的旁路支路，主支路由至少一只半控型电力电子元件构成，旁路支路由旁路电容和旁路二极管串联构成，第一换流开关和第二换流开关均由至少一只全控型电力电子元件构成，第一换流开关和第二换流开关分别并联有第一避雷器和第二避雷器；接地支路从主支路与第二换流开关之间引出到地或者引出到直流系统的负极回线。本发明结合了全控型电力电子元件和半控型电力电子元件，在降低直流断路器损耗和直流断路器成本的同时，保证了开断过程的完全可控性和快速性。

技术领域

本发明属于直流断路器制造领域，具体涉及一种T型直流断路器及T型直流断路器的控制方法。

背景技术

直流输电系统、直流配电系统以及直流微网在各国都在迅速的发展。直流断路器作为直流系统的保护系统所需要的设备，其研制和开发成为目前直流系统发展的一个重要环节。不同于交流电流，直流电流没有过零点，而且直流电流在故障之后上升非常迅速。因此直流断路器与交流断路器相比应用场景是全新的，设计难度也更加的大。直流断路器目前在全球范围内都没有经济的，而且可以完全商业化的解决方案。

目前世界各个科研机构中已经提出的直流断路器拓扑可以分为3类：机械式，全固态式，以及混合式。1)机械式的断路器借鉴交流断路器，利用机械开关开断直流电流，并且利用电感电容回路(LC回路)在开断过程中的震荡给机械开关灭弧。从其开断原理可见机械式直流断路器不易实现快速的直流电流开断。2)混合式的直流断路器由ABB公司首先提出概念模型，之后经过了全球各个科研机构的不断改进。基本的思路是结合机械开关的低损耗优点和全控型电力电子元件的优点。在正常运行时候，直流电流流过机械开关所在的支路；在收到控制系统开断电流的指令之后，将直流电流转移到全控型电力电子元件支路。待机械开关完全断开之后，利用全控型电力电子元件开断直流电流。从其开断原理可见，混合式直流断路器开断过程是完全可控的，但是开断直流电流的速度被机械开关限制得比较低。同时由于大量的适用全控型电力电子元件来开断直流电流，因此混合式直流断路器的造价相对昂贵。3)全固态直流断路器分为两种：基于全控型电力电子元件的全固态直流断路器和基于半控型电力电子元件的全固态直流断路器。基于全控型电力电子元件的直流断路器利用全控型电力电子元件导通直流电流，在收到控制系统开断直流电流的指令之后直接利用全控型电力电子元件开断直流电流。从其开断原理可见该直流断路器正常运行时候损耗大，而且同样依赖大量的全控型电力电子元件开断直流电流，造价也因此相对昂贵。基于半控型电力电子元件的全固态直流断路器利用半控型电力电子元件设计直流断路器，因此直流断路器的损耗以及价格相对于基于全控型电力电子元件的直流断路器而言较低。但是由于所采用的电力电子元件是半控型的，所以开断过程不是完全可控。从其开断原理可见基于半控型电力电子元件的全固态直流断路器不能有效地，完全可控的开断直流电流。

发明内容

针对现有技术中各种直流断路器存在的不足，本发明提供了一种结合全控型电力电子元件和半控型电力电子元件的T型直流断路器，在降低直流断路器损耗和直流断路器成本的同时，保证了开断过程的完全可控性和快速性。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种T型直流断路器，包括：

主支路，所述主支路设置在直流线路中，其一端连接直流电流，另一端连接负载；所述主支路用于根据控制信号执行开通动作；

换流开关，所述换流开关包括分别设置在所述主支路两端的第一换流开关和第二换流开关；所述第一换流开关和第二换流开关分别用于根据控制信号执行开通或关断动作；

旁路支路，所述旁路支路一端连接所述主支路与第一换流开关的连接端，另一端连接所述第二换流开关与负载的连接端；所述旁路支路用于所述T型直流断路器在关断过程中利用直流电流进行充电，以产生反向电压而强制关断所述主支路。

进一步地，所述主支路由至少一只半控型电力电子元件构成，所述半控型电力电子元件的开通过程可控、关断过程不可控。