>[0033]當(dāng)直流電路出現(xiàn)故障時，直流斷路器換流過程如圖7、8所示，首先觸發(fā)主電子開關(guān)支路中全部MMC子模塊的IGBT，然后關(guān)斷換流支路中換流開關(guān)的IGBT。
[0034]換流支路上的電流Idl開始減?。恢麟娮娱_關(guān)支路中的電流Id2通過全橋MMC子模塊中IGBT、反并聯(lián)二極管形成通路，Id2逐漸增加，MMC子模塊中電容被旁路，電容上的電壓為零。
[0035]換流支路上的電流減小到零后，將機械開關(guān)斷開，此時故障電流全部從主電子開關(guān)支路中流過，換流支路和主電子開關(guān)支路完成換流過程，進入主電子開關(guān)支路關(guān)斷過程。
[0036]斷路器主電子開關(guān)支路關(guān)斷過程，如圖9、10中所示，當(dāng)換流支路上的電流減小到零后，將機械開關(guān)斷開，換流支路完成斷開。
[0037]在機械開關(guān)恢復(fù)絕緣阻斷能力之后，關(guān)斷主電子開關(guān)支路中所有MMC子模塊的IGBT，此時主電子開關(guān)電路中的電阻非常大。
[0038]主電子開關(guān)支路中的電流通過MMC子模塊中IGBT的反并聯(lián)二極管對電容進行充電，電容形成的電壓成為阻礙二極管通態(tài)的反向電壓。
[0039]MMC子模塊中IGBT關(guān)斷后，斷路器上形成過電壓，避雷器支路中電流上升，將能量吸收。
[0040]對主電子開關(guān)支路上的電流快速減小為零，并通過避雷器使被保護支路或元件的電壓被限制在絕緣要求的完全范圍，同時斷路器關(guān)斷過程中能量也由避雷器泄放掉。最終直流斷路器完成直流電路的斷開任務(wù)。
[0041]本實施例中，避雷器支路由一個避雷器構(gòu)成，當(dāng)然也可以使用多個避雷器進行限壓。
[0042]此外，本實施例中避雷器是并聯(lián)在換流支路和主電子開關(guān)支路的支路兩端的，作為其他實施方式，也可以選擇性的在需要保護的地方兩端增加限壓器件。
[0043]直流斷路器的具體控制邏輯，如圖5所示:
[0044]當(dāng)故障發(fā)生后，首先觸發(fā)主電子開關(guān)支路中所有子模塊的IGBT，然后關(guān)斷換流支路中換流開關(guān)的IGBT。兩組開關(guān)的IGBT觸發(fā)過程中存在一定的時延，如圖5中的t0?tl。
[0045]換流開關(guān)在關(guān)斷后，換流支路上的電流逐漸減小到零，拉開機械開關(guān)，如5圖中所述的tl?t2。
[0046]機械開關(guān)拉開后需要留足動作時間，當(dāng)換流支路徹底斷開后，電流全部從換流支路轉(zhuǎn)移到主電子開關(guān)支路上，開始關(guān)斷主電子開關(guān)支路中所有子模塊的IGBT，如圖中的
t2 ?t30
[0047]斷路器保護過程中斷路器電流以及各支路電流，如圖11所示，斷路器在0.515ms時刻開始動作，主電子開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通，然后換流開關(guān)關(guān)斷，將開關(guān)過程按照200 μ S進行考慮O
[0048]在0.745s時刻，換流支路電流下降為零，換流支路和主電子開關(guān)支路換流過程結(jié)束。
[0049]在換流支路電流為零時，拉開機械開關(guān)，動作時間設(shè)定為2ms。
[0050]在機械開關(guān)真正斷開后，關(guān)斷主電子開關(guān)支路中全部子模塊的IGBT。
[0051]在5.4ms時刻，斷路器中的電流下降為零，直流斷路器完成關(guān)斷。斷路器整個工作過程持續(xù)時間小于5ms。
[0052]以上數(shù)值是為了表述清楚，說設(shè)定的具體數(shù)值，但本方案并不限于上述具體數(shù)值，可以根據(jù)實際運行情況，對上述數(shù)值進行相應(yīng)調(diào)整。
[0053]此外，作為其他實施方式，主電子開關(guān)支路也可以使用半橋MMC子模塊構(gòu)成，或者將若干全橋MMC子模塊與若干半橋MMC子模塊以設(shè)定個數(shù)、順序進行級聯(lián)而構(gòu)成，其工作過程與控制方法同上述以全橋MMC子模塊構(gòu)成的主電子開關(guān)支路類似，這里不再贅述。
[0054]實施例2:
[0055]如圖12所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例的直流斷路器不包括實施例I中的避雷器支路。
[0056]以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直流斷路器，包括換流支路和主電子開關(guān)支路，各支路并聯(lián)連接，其特征在于，所述主電子開關(guān)支路由全橋型MMC子模塊級聯(lián)組成或者由半橋型MMC子模塊級聯(lián)組成或者由若干全橋型MMC子模塊與若干半橋型MMC子模塊按照設(shè)定個數(shù)、順序級聯(lián)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述半橋MMC子模塊由第一IGBT、第二 IGBT和電容組成，其中第一 IGBT的集電極與第二 IGBT的發(fā)射級連接，電容的負(fù)極與第一 IGBT的發(fā)射級連接，電容的正極與第二 IGBT的集電極連接，第一 IGBT的射級作為半橋MMC子模塊的第一輸出端，第二 IGBT的射級作為半橋MMC子模塊的第二輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于，所述全橋MMC子模塊由第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT和電容組成，其中電容的正極與第一 IGBT的集電極和第三IGBT的集電極相連接，電容的負(fù)極與第二 IGBT的發(fā)射級和第四IGBT的發(fā)射級相連接，第一IGBT的發(fā)射級與第二 IGBT的集電極相連接，該連接端作為全橋MMC子模塊的第一輸出端，第三IGBT的發(fā)射級與第四IGBT的集電極相連接，該連接端作為全橋MMC子模塊的第二輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的直流斷路器，其特征在于，所述直流斷路器包括至少一個避雷器，所述避雷器并聯(lián)在所述換流支路和主電子開關(guān)支路的對應(yīng)支路或元件上。
【專利摘要】本實用新型涉及一種直流斷路器，包括換流支路和主電子開關(guān)支路，各支路并聯(lián)連接，其中主電子開關(guān)支路由全橋型MMC子模塊級聯(lián)或者半橋型MMC子模塊級聯(lián)或者全橋型MMC子模塊與半橋型MMC子模塊串聯(lián)后級聯(lián)組成。本方案的有益效果是在斷路器關(guān)斷過程中，通過在主電子開關(guān)支路設(shè)置全橋MMC子模塊、半橋MMC子模塊或全橋MMC和半橋MMC混合子模塊，能夠使在換流開關(guān)在關(guān)斷后，電流能快速從換流支路轉(zhuǎn)移到主電子開關(guān)支路，并且主電子開關(guān)支路中子模塊的全控器件在關(guān)斷后電流能迅速下降至零，保證了斷路器的高速關(guān)斷過程，同時，所用各MMC子模塊結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】H02H3/00
【公開號】CN204681065
【申請?zhí)枴緾N201520250675
【發(fā)明人】吳金龍, 張軍, 王先為
【申請人】許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月23日