Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2采用非線性電阻R1和至少一個(gè)由兩只全控型功率開(kāi)關(guān)器件反向串聯(lián)連接的模塊，非線性電阻并聯(lián)在串聯(lián)連接的全控型功率開(kāi)關(guān)器件模塊兩端。
[0042]參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例中，混合式高壓直流斷路器的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0043]—)當(dāng)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D閉合，第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml處于導(dǎo)通狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)電流流經(jīng)通態(tài)支路中串聯(lián)連接的快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D和第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml中串聯(lián)連接的全控型功率開(kāi)關(guān)器件。第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml需耐受高于預(yù)轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)壓降，使得預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2能夠成功開(kāi)通而自身不被損壞。因此第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml所需耐壓能力低，IGBT串聯(lián)數(shù)量少，使得斷路器正常運(yùn)行時(shí)通態(tài)損耗小。
[0044]二)當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí):
[0045]①首先關(guān)閉通態(tài)支路的第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml，再開(kāi)通預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2，然后觸發(fā)導(dǎo)通預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1 ;
[0046]②當(dāng)通態(tài)支路電流完全轉(zhuǎn)移至預(yù)轉(zhuǎn)移支路后，分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開(kāi)關(guān)D ;
[0047]③當(dāng)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D無(wú)弧分?jǐn)嗪?，關(guān)閉預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2，再觸發(fā)導(dǎo)通再轉(zhuǎn)移支路的第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2，電流從預(yù)轉(zhuǎn)移支路向再轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移，第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1在其電流降為零后關(guān)斷；
[0048]④故障電流經(jīng)過(guò)電感L2、第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2給電容器C充電。當(dāng)電容器幅值達(dá)到避雷器動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作。第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2在其電流降為零后關(guān)斷，此時(shí)故障電流完全轉(zhuǎn)移至避雷器中，直至系統(tǒng)能量被其所消耗吸收，所述直流斷路器完成分?jǐn)唷?br>[0049]第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2需耐受再轉(zhuǎn)移換流結(jié)束時(shí)再轉(zhuǎn)移支路兩端的電壓，即第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2的通態(tài)電壓與再轉(zhuǎn)移換流結(jié)束時(shí)電容器C兩端電壓的和。第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2的通態(tài)壓降固定不變，為了減少第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2的電壓，可以適當(dāng)增加電容器C的容值來(lái)降低換流結(jié)束時(shí)其兩端的電壓。第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2為了具有較強(qiáng)的通流能力，可采用并聯(lián)技術(shù)。
[0050]實(shí)施例二:
[0051]參見(jiàn)圖3，實(shí)施例二中，第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2采用非線性電阻R2和至少一個(gè)由四只全控型功率開(kāi)關(guān)器件、電容器組成的全橋模塊，非線性電阻并聯(lián)在串聯(lián)連接的全橋模塊兩端。
[0052]實(shí)施例三:
[0053]參見(jiàn)圖4，實(shí)施例三中，第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2采用非線性電阻R3和反向并聯(lián)的兩組單向通流模塊，非線性電阻和反向并聯(lián)的兩組單向通流模塊相互并聯(lián)。
[0054]其中，單向通流模塊由至少一對(duì)全控器件和不控器件正向串聯(lián)連接構(gòu)成。
[0055]實(shí)施例四:
[0056]參見(jiàn)圖5，實(shí)施例四中，第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2采用非線性電阻、全控器件串聯(lián)模塊、不控器件全橋模塊，非線性電阻、全控器件串聯(lián)模塊和不控器件全橋模塊的兩個(gè)橋臂相互并聯(lián)連接。其中，不控器件全橋模塊的每個(gè)橋臂由至少兩個(gè)不控器件正向串聯(lián)連接構(gòu)成，兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)作為電流轉(zhuǎn)移模塊的輸入端和輸出端。
[0057]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合式高壓直流斷路器，其特征在于，串聯(lián)接于直流系統(tǒng)中，混合式高壓直流斷路器包括相互并聯(lián)連接的通態(tài)支路、預(yù)轉(zhuǎn)移支路、再轉(zhuǎn)移支路和耗能支路； 所述通態(tài)支路包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D和包含全控器件的第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml ; 所述預(yù)轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第一電感L1、第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1和包含全控器件的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2 ; 所述再轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第二電感L2、第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2和電容器C ; 所述耗能支路由非線性電阻R構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2包括非線性電阻R1和至少一個(gè)由兩只反向串聯(lián)連接的全控型功率開(kāi)關(guān)器件模塊，所述非線性電阻R1并聯(lián)在串聯(lián)連接的全控型功率開(kāi)關(guān)器件模塊兩端，全控型功率開(kāi)關(guān)器件兩端均反并聯(lián)有二極管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2包括非線性電阻R2和至少一個(gè)由四只全控型功率開(kāi)關(guān)器件及電容器C1組成的全橋模塊，所述非線性電阻R2并聯(lián)在串聯(lián)連接的全橋模塊兩端，全控型功率開(kāi)關(guān)器件兩端均反并聯(lián)有二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2包括非線性電阻R3和反向并聯(lián)的兩組單向通流模塊，所述非線性電阻R3和反向并聯(lián)的兩組單向通流模塊相互并聯(lián)，所述單向通流模塊由至少一對(duì)全控型功率開(kāi)關(guān)器件和不控器件正向串聯(lián)連接構(gòu)成，全控型功率開(kāi)關(guān)器件兩端均反并聯(lián)有二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml和第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2包括非線性電阻R4、全控型功率開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)模塊和不控器件全橋模塊，所述非線性電阻R4、全控型功率開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)模塊和不控器件全橋模塊的兩個(gè)橋臂相互并聯(lián)連接；所述不控器件全橋模塊的每個(gè)橋臂由至少兩個(gè)不控器件正向串聯(lián)連接構(gòu)成，兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)作為電流轉(zhuǎn)移模塊的輸入端和輸出端，全控型功率開(kāi)關(guān)器件兩端均反并聯(lián)有二極管。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1和第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2由兩組反并聯(lián)的晶閘管閥構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式高壓直流斷路器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體方法如下: 一)當(dāng)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D閉合，第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml處于導(dǎo)通狀態(tài)；穩(wěn)態(tài)電流流經(jīng)通態(tài)支路中串聯(lián)連接的快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D和第一電流轉(zhuǎn)移模塊Ml ; 二)直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí): ①先關(guān)閉通態(tài)支路的第一電流轉(zhuǎn)移模塊M1，再開(kāi)通預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2，然后觸發(fā)導(dǎo)通預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1 ; ②當(dāng)通態(tài)支路電流完全轉(zhuǎn)移至預(yù)轉(zhuǎn)移支路后，分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開(kāi)關(guān)D; ③當(dāng)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)D無(wú)弧分?jǐn)嗪?，關(guān)閉預(yù)轉(zhuǎn)移支路的第二電流轉(zhuǎn)移模塊M2，再觸發(fā)導(dǎo)通再轉(zhuǎn)移支路的第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2，電流從預(yù)轉(zhuǎn)移支路向再轉(zhuǎn)移支路轉(zhuǎn)移，第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S1在其電流降為零后關(guān)斷； ④故障電流經(jīng)過(guò)電感L2、第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2給電容器C充電，當(dāng)電容器C幅值達(dá)到避雷器動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作，第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊S2在其電流降為零后關(guān)斷，此時(shí)故障電流完全轉(zhuǎn)移至避雷器中，直至系統(tǒng)能量被其所消耗吸收，直流斷路器完成分?jǐn)唷?br>【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種混合式高壓直流斷路器及其實(shí)現(xiàn)方法，直流斷路器串聯(lián)接于直流系統(tǒng)中，具體包括相互并聯(lián)連接的通態(tài)支路、預(yù)轉(zhuǎn)移支路、再轉(zhuǎn)移支路和耗能支路；通態(tài)支路包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和包含全控器件的第一電流轉(zhuǎn)移模塊；預(yù)轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第一電感、第一半控器件晶閘管串聯(lián)模塊和包含全控器件的第二電流轉(zhuǎn)移模塊；再轉(zhuǎn)移支路包括串聯(lián)連接的第二電感、第二半控器件晶閘管串聯(lián)模塊和電容器；耗能支路由非線性電阻構(gòu)成。直流斷路器實(shí)現(xiàn)方法包括當(dāng)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行及發(fā)生短路故障時(shí)對(duì)應(yīng)的操作。本發(fā)明在保證足夠快的分?jǐn)嗨俣群偷蛽p耗的前提下，采用半控器件晶閘管，分?jǐn)嚯娏髂芰Υ?，耐受電壓等?jí)高，極大程度上降低了成本。
【IPC分類】H02H7/26
【公開(kāi)號(hào)】CN105281303
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510662598
【發(fā)明人】石巍, 曹冬明, 方太勛, 謝曄源, 楊兵, 王宇, 呂瑋, 劉彬
【申請(qǐng)人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日