[发明专利]一种双向分断的混合式断路器及其开断方法

说明书

公开了一种双向分断的混合式断路器及开断方法，所述断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、在线监测系统、控制系统、进线端C1和出线端C2，并且主电流回路、电流转移支路以及过电压限制支路并联，半控型功率半导体器件VD1负极和半控型功率半导体器件VD3正极连接在高速机械开关断口一端，半控型功率半导体器件VD2负极和半控型功率半导体器件VD4正极连接在高速机械开关断口另一端。所述混合式直流断路器具有双向导通和分断的能力，应用于双向通流的直流供电系统中。

技术领域

本发明涉及双向分断的混合式断路器及其开断方法，特别涉及通过改变触发转移支路的半控型功率半导体器件的时序，来实现关断不同方向电流的功能的断路器。

背景技术

合式直流断路器具有通流能力强、关断速度快、通态损耗小等优点，近年来一直是业界研究热点。随着直流供电系统的进一步发展，新型的直流系统中，大多数负载具有负荷和电源双重属性的特点。这一特点造成直流电网中的电流和能量的流向具有不确定的特点。这一特点对直流断路器提出了双向分断的要求。工作于这种直流系统的直流断路器，不像传统的断路器所工作的供电系统电流流向具有确定的特点。而现阶段的混合式直流断路器大多通过制造和短路电流相反的振荡电流制造人工过零点，从而实现直流分段的目的。在这种应用背景下，应用于双向直流供电系统的直流断路器必须具备够辨识电流流向，并且在断路器分闸时根据电流流向做出对应的分断动作的能力。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的混合式断路器及其控制方法。通过控制转移电流电路的功率半导体器件按照一定时序导通，可以有效限制断路器两端的过电压上升速率，并且由于开断过程中电容电流经过了两次转移，断路器开断完成后预充电电容上的电压方向与动作前的预充电电压方向一致，省去了电容C的充电过程，因此混合式断路器具有双向导通和分断功能。当转移电流电路两端的电压达到过电压限制电路的导通阈值时，过电压限制电路导通，使得主电流电路两端电压被限制在一定范围；控制系统监测主电流电路和转移电流电路中电路1的电流幅值和电流变化率，并根据监测结果控制高速机械开关和转移电流电路按照一定时序动作。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一方面，一种双向分断的混合式断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、在线监测系统、控制系统、出线端C1和出线端C2，并且主电流回路、电流转移支路以及过电压限制支路并联。

所述主电流回路由出线端C1、高速机械开关和出线端C2串联组成。

所述电流转移支路包括支路1、支路2和振荡支路，其中，支路1由半控型功率半导体器件VD1和半控型功率半导体器件VD2正极串联组成，支路2由半控型功率半导体器件VD3和半控型功率半导体器件VD4负极串联组成，振荡支路由预充压的转移电容C和振荡电感L1组成。

所述支路1两端并联在高速机械开关两端，实现所述电流转移支路和主电流回路的并联，并且所述支路1中半控型功率半导体器件VD1和VD2的正极相连接的一端和振荡支路中振荡电感L1一侧相连。

所述支路2两端并联在高速机械开关两端，从而实现所述电流转移支路和主电流回路的并联，并且所述振荡支路的转移电容C一侧和支路2的半控型功率半导体VD3和VD4的正极相连接的一端相连接。

所述振荡支路中的转移电容C靠近与支路2连接处的电容极柱充负电，另一端充正电。

所有半控型功率半导体器件均为单向导通的半控型功率半导体器件。