[发明专利]一种主动式故障限流电路及全固态直流断路器

权利要求书

1.一种主动式故障限流电路，其特征在于，包括：

主关断器件S₁和S₂，反向阻断型集成门极换流晶闸管直接反并联使用；

与主关断器件并联的缓冲电路MOV₁与吸收电路MOV₂，采用两组电路兼顾电压尖峰抑制效果和能量吸收能力；

还包括限流电感L_limit，一对反并联的反向阻断型集成门级换流晶闸管S₃与S₄，小电感值电感L_h，一对反并联全控型器件S₅、S₆，双向触发二极管DIAC以及耗能电阻R_d；

在功率按照一个方向传输时，S₃触发导通并承担工作电流，限流电感被旁路；

断路器分闸操作：检测到线路电流大于正常工作阈值时，S₅首先导通，S₃紧接关断，限流电感投入主电路，故障电流由S₃的小电感支路转移至S₅的大电感支路，当检测到故障电流进一步增加至主关断器件的动作阈值时，S₁关断，这一过程中限流电感产生一瞬时高电压，该电压使DIAC导通，从而使限流电感残流通过RLD回路释放；

断路器合闸操作：限流电感首先投入主电路，S₃关断，S₅导通，S₁随后导通，待主电路电流渐升至稳态后，导通S₃，关断S₅，限流电感残流通过RLD回路释放；

当功率按另一方向传输时，S₄触发导通并承担工作电流，限流电感被旁路；

断路器分闸操作：检测到线路电流大于正常工作阈值时，S₆首先导通，S₄紧接关断，限流电感投入主电路，当检测到故障电流达到S₂动作阈值时，S₂关断；

断路器合闸操作：限流电感首先投入主电路，S₄关断，S₆导通，随后S₂导通，待主电路电流渐升至稳态后，导通S₄，关断S₆，限流电感产生一瞬时高电压，该电压使DIAC反向导通，从而使限流电感的残流通过RLD回路释放；

所述RLD回路，即由耗能电阻R_d 、限流电感L_limit 和双向触发二极管DIAC并联构成回路。

2.根据权利要求1所述的一种主动式故障限流电路，其特征在于，还包括与缓冲电路MOV₁串联的第一杂散电感片L₁'以及与吸收电路MOV₂串联的第二杂散电感L₂'。

3.根据权利要求1所述的一种主动式故障限流电路，其特征在于，所述反并联全控型器件S₅、S₆为IGCT或lGBT。

4.根据权利要求1所述的一种主动式故障限流电路，其特征在于，继电保护的时序控制方法包括如下步骤：

1)判断正常工作电流I_N的流向，决定双向结构中开关元件需要动作的半导体器件，在检测到线路电流大于限流阈值i_lim时，即触发反向阻断型集成门级换流晶闸管关断，该动作阈值小于系统继电保护设置的电流速断保护的动作阈值i_b；当故障电流达到i_b时，主关断器件动作，经(t₅-t₃)的时长，故障电流完成关断；

2)i_bmax为断路器最大电流关断能力，对应t₄为最晚动作时间，配电网线路上的继电保护存在分段配合，延长二段保护或过电流三段保护断路器动作时间的整定值，保证动作电流整定值小于i_bmax，且在下一段保护动作后，S₃或S₄触发导通，S₅、S₆关断，旁路限流电感。

5.一种全固态直流断路器，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的一种主动式故障限流电路。