[发明专利]一种利用系统直流电压预充电的直流断路器及方法

说明书

本发明公开了一种利用系统直流电压预充电的直流断路器及方法，包括主通支路、主断支路、吸能支路和辅助支路；所述主通支路包括串联连接的快速机械开关及剩余电流开关，所述主断支路包括整流桥、晶闸管、电感及电容，所述吸能支路包括避雷器。该直流断路器可以利用系统直流电压对电容预充电，无需额外的预充电电源，从而能够更好的应用于直流电网。

技术领域

本发明涉及直流断路器领域，具体涉及一种利用系统直流电压预充电的直流断路器及方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流电网可灵活翻转潮流，快速控制有功与无功功率，在新能源消纳、电网互联、无源电网供电等领域具有广阔的应用前景。然而，直流电网发生直流故障后，换流器内部电容会迅速向故障点放电，故障电流快速增大。基于直流断路器的故障清除方案因具有可快速隔离故障区域、保证系统非故障区域正常运行的优点，受到了广泛关注。

与混合式直流断路器相比，机械式直流断路器具有导通损耗可忽略、造价低、占地面积小的优点。早期机械式直流断路器利用自激振荡形成人工电流零点，从而熄灭机械开关中的电弧，延时较长。有源振荡型机械式直流断路器则利用预充电电容与电感、机械开关串联后形成振荡回路。电容放电电流与流过机械开关的电流幅值相等、方向相反时，即形成人工电流零点。然而目前有源振荡型机械式直流断路器大多需要额外的交流电源对电容进行预充电，增大了系统设计的复杂度，也使得直流断路器在无源电网侧的应用受限。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种利用系统直流电压预充电的直流断路器及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种利用系统直流电压预充电的直流断路器，包括主通支路、主断支路、吸能支路和辅助支路；

所述主通支路包括串联连接的快速机械开关CB及剩余电流开关RCB；

所述主断支路包括整流桥、晶闸管S₀、电感L及电容C₁；

所述整流桥与快速机械开关CB并联连接，所述晶闸管S₀、电感L及电容C₁依次串联连接，并跨接在整流桥的共阴极端及共阳极端；

所述吸能支路包括避雷器MOV；

所述避雷器MOV与快速机械开关CB并联连接；

所述辅助支路一端连接在晶闸管S₀与电容C₁之间，另一端接地。

所述整流桥包括桥臂一、桥臂二、桥臂三及桥臂四；

所述桥臂一由二极管D₁及晶闸管S₁串联构成；

所述桥臂二由二极管D₂及晶闸管S₂串联构成；

所述桥臂三由二极管D₃及晶闸管S₃串联构成；

所述桥臂四由二极管D₄及晶闸管S₄串联构成；

所述桥臂一的阴极与桥臂二的阴极连接，所述桥臂三的阳极与桥臂四的阳极连接，所述桥臂一的阳极与桥臂三的阴极连接，所述桥臂二的阳极与桥臂四的阴极连接。

所述辅助支路包括电阻R₁、电容C₂、避雷针MOV1及剩余电流开关RCB1；