[实用新型]一种基于电容换流的固态式直流断路器

权利要求书

1.一种基于电容换流的固态式直流断路器，其特征在于，包括：并联连接的SCR单元(1)，电容换流单元(2)和吸能单元(3)；

所述SCR单元(1)用于在故障时在零电流下开断故障电流；

所述电容换流单元(2)用于在故障时为SCR单元(1)提供电流过零点并辅助SCR单元(1)关断；

所述吸能单元(3)用于当开断故障电流后吸收系统感性元件储能和限制过电压。

2.如权利要求1所述的固态式直流断路器，其特征在于，所述电容换流单元(2)包括：第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、第三晶闸管T3、第四晶闸管T4、预充电电容C、换流电感L、第一避雷器MOV1和第一机械开关S0；

第一晶闸管T1和第四晶闸管T4串联连接，第二晶闸管T2和第三晶闸管T3串联连接，第一避雷器MOV1和第一机械开关S0串联连接在第一晶闸管T1与第四晶闸管T4的串联连接端与第二晶闸管T2与第三晶闸管T3的串联连接端之间；预充电电容C和换流电感L串联连接在第一晶闸管T1与第四晶闸管T4的串联连接端与第二晶闸管T2与第三晶闸管T3的串联连接端之间；第一晶闸管T1的非串联端与第二晶闸管T2的非串联端共同作为电容换流单元(2)的一端；第三晶闸管T3的非串联端与第四晶闸管T4的非串联端共同作为电容换流单元(2)的另一端。

3.如权利要求2所述的固态式直流断路器，其特征在于，当发生短路故障时，触发第一晶闸管T1和第三晶闸管T3导通，流向SCR单元的电流向第一晶闸管T1和第三晶闸管T3所在的支路转移并控制SCR单元在电流过零时关断；换流过程中通过预充电电容C和换流电感L振荡来为SCR单元关断提供足够的时间和电流过零点；

当SCR单元关断成功后，电源阀侧继续向预充电电容C充电，预充电电容C电压极性改变，流向预充电电容C的电流继续减小至零，第一晶闸管T1和第三晶闸管T3自然关断，通过避雷器MOV动作来吸收系统感性元件储存的能量并限制过电压，通过控制第一机械开关S0导通来吸收预充电电容C储能并将预充电电容电压限制到指定值，为下一次重合闸做准备。

4.如权利要求1所述的固态式直流断路器，其特征在于，所述电容换流单元(2)包括：晶闸管T0、第二机械开关S1、第三机械开关S2、第四机械开关S3、第五机械开关S4、第一机械开关S0、预充电电容C、换流电感L和第一避雷器MOV1；

第二机械开关S1和第五机械开关S4串联连接，第三机械开关S2和第四机械开关S3串联连接，第一避雷器MOV1和第一机械开关S0串联连接在第二机械开关S1与第五机械开关S4的串联连接端与第三机械开关S2与第四机械开关S3的串联连接端之间；预充电电容C和换流电感L串联连接在第二机械开关S1与第五机械开关S4的串联连接端与第三机械开关S2与第四机械开关S3的串联连接端之间；晶闸管T0的一端作为电容换流单元(2)的一端，晶闸管T0的另一端与第二机械开关S1的非串联端和第三机械开关S2的非串联端共同连接；第四机械开关S3的非串联端与第五机械开关S4的非串联端共同作为电容换流单元(2)的另一端。

5.如权利要求4所述的固态式直流断路器，其特征在于，当发生短路故障时，触发晶闸管T0导通，并关断SCR单元，换流过程中通过预充电电容C和换流电感L振荡来为SCR单元关断提供足够的时间和过零点；

当SCR单元关断成功后，电源阀侧继续向预充电电容充电，预充电电容电压极性改变，流向预充电电容C的电流继续减小至零，晶闸管T0自然关断，通过避雷器MOV动作吸收感性元件储存的能量并限制过电压，通过控制第一机械开关S0导通来吸收预充电电容C储能并将预充电电容电压限制到指定值，通过向第二机械开关S1和第四机械开关S3发出分闸指令使得第二机械开关S1和第四机械开关S3在零电流零电压下分闸，再向第三机械开关S2和第五机械开关S4发出合闸指令，为系统重合闸做准备。