[发明专利]一种基于晶闸管的主动式直流断路器及其控制方法

说明书

本发明公开一种基于晶闸管的主动式直流断路器，包括7条支路，具体构成为：主支路1和主支路2分别由一组晶闸管串联构成；转移支路1和转移支路2均由转移晶闸管和转移电容构成，两条转移支路分别与两条主支路并联；充电支路1和充电支路2均由一个充电电阻构成，且充电支路从转移支路的转移电容和转移晶闸管之间接出到地；保护支路由避雷器构成，该支路与两条主支路和两条转移支路并联。基于该断路器的控制方法可以快速且主动的切断直流电流。本发明基于电力电子元件，没有机械部分，具有动作迅速的优点，利用半控型器件晶闸管设计断路器，既减少了通态损耗，又降低了直流断路器的投资。

技术领域

本发明属于直流断路器制造领域，具体涉及一种基于晶闸管的主动式直流断路器及其控制方法。

背景技术

近几年来直流输电技术的发展十分迅速，直流输电保护所需的直流断路器也成为研究的热点。直流断路器需要非常迅速的切断直流电流防止电流增大到换流站闭锁。但是由于柔性直流系统的直流侧阻抗较低，故障时候电流增大的很快，直流断路器需要在非常短的时间里面切断很大的直流电流。

已经提出的直流断路器的拓扑很多，主要分为3类：机械式，全固态，混合式。(1)机械式直流断路器，在传统机械开关的基础上并联LC震荡回路，利用LC震荡创造开断时候机械开关的过零点，使得机械开关断时候的电弧熄灭。(2)全固态直流断路器的主要支路用全控器件串联而成，故障时候关断全控器件。这样的断路器可以快速切断短路电流但是全控器件的导通内阻较大，导致了通态损耗很大，而且大量的全控型器件的使用增加了断路器的投资成本。(3)混合式直流断路器通态电流支路由机械开关和少量全控器件并联而成，开断支路由全控器件串联而成。故障时候通态电流支路全控器件关断，开断电流支路全控器件打开，电流转移到开断电流支路，电流转移完成之后机械开关开始打开，机械开关打开过程持续2-3ms。机械开关开断之后，开断支路开断固态开关开断直流电流。该断路器开断过程复杂、开断时间较长、大量使用全控器件同样导致投资巨大。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于晶闸管的主动式直流断路器及其控制方法解决了现有技术中不能主动关断直流电、损耗较大以及成本较高的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于晶闸管的主动式直流断路器，包括保护支路、主支路1、主支路2、转移支路1、转移支路2、充电支路1和充电支路2；

所述保护支路、主支路1、主支路2、转移支路1和转移支路2并联，所述充电支路1设置于转移支路1上，所述充电支路2设置于转移支路2上。

进一步地，所述保护支路包括避雷器F1，所述主支路1包括晶闸管V1，所述主支路2包括晶闸管V2，所述转移支路1包括晶闸管V4和电容C2，所述转移支路2包括晶闸管V3和电容C1，所述充电支路1包括电阻R2，所述充电支路2包括电阻R1；

所述避雷器F1的一端分别与晶闸管V1的阴极、晶闸管V2的阳极、晶闸管V3的阳极和电容C2的一端连接，所述避雷器F1的另一端分别与晶闸管V1的阳极、晶闸管V2的阴极、电容C1的一端和晶闸管V4的阳极连接，所述晶闸管V3的阴极分别与电阻R1的一端和电容C1的另一端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述晶闸管V4的阴极分别与电阻R2的一端和电容C2的另一端，所述电阻R2的另一端接地。

进一步地，将所述避雷器F1的一端作为A点，将所述避雷器F1的另一端作为B点。

本发明的有益效果为：

(1)本发明基于半控型电力电子器件晶闸管，降低了断路器的投资以及运行中的损耗。

(2)本发明能够实现双向的电流开断能力以及完全主动的开断直流电流，且开断过程迅速。

(3)本发明基于电力电子元件，没有机械部分，具有动作迅速的优点，可以快速主动的切断直流电流，利用半控型器件晶闸管设计断路器，既减少了通态损耗，又降低了直流断路器的投资。