[发明专利]一种基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑及其实现方法

权利要求书

1.一种基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑，其特征在于：所述直流断路器由普通断路器和辅助普通断路器完成无弧开断流操作的软开关电路、限压耗能组件构成；所述软开关电路是由无源电力元件和电力电子器件构成的用以实现不同作用的组件以一定的拓扑连接而成，其中涉及的组件有通道隔离组件、换流启动组件、储能建压组件。

2.根据权利要求1所述的基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑，其特征在于：该拓扑根据实际应用的电压等级和可靠性与经济性方面的要求有两种连接方式，根据软开关电路部分的拓扑形状分为Y形和H形；Y形连接方式的特征为：普通断路器串接于主电流回路，通道隔离组件和换流启动组件先并联后再与储能建压组件串联然后整体跨接在断路器出口的极侧和大地之间，限压耗能组件也并接于断路器出口的极侧和大地之间；H形连接方式的特征为：储能建压组件连接于H桥左上和右下桥臂，换流启动组件连接于H桥左下和右上桥臂，H桥中间桥臂连接通道隔离组件，H形软开关电路整体跨接在断路器出口的极侧和大地之间，限压耗能组件也同样并于断路器出口的极侧和大地之间。

3.一种权利要求1所述基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑的实现方法，其特征在于：利用电力电子器件的可控性，加以适当的时序配合，并引入电力电子软开关技术为通流主回路创造电流的人工过零点，实现直流侧断路器的零电流无弧断开，有效降低对直流断路器在开断容量、通流能力的要求，并显著提高换流速度。

4.根据权利要求3所述的基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑的实现方法，其特征在于：利用储能元件，在直流输电线路正常工作时储存电能，为故障后的换流积蓄足够的能量，而不需要外接电源，对线路的正常工作不会构成影响；故障后在换流启动组件的控制下让储能装置迅速放出电能，提供一条换流通道，迫使流经普通断路器的电流迅速过零，实现普通断路器的无弧软关断。

5.根据权利要求4所述的基于软开关技术的无弧直流断路器拓扑的实现方法，其特征在于：包含以下四个阶段：

(1)充电阶段：在通道隔离组件的控制下给储能装置充电，为换流积蓄足够的电能；

(2)换流阶段：在换流启动组件的控制下，为储能装置电能的释放提供通路，迫使主回路电流过零，并在此时拉开普通断路器，实现其零电流无弧断开；

(3)建压阶段：在感性负荷侧电流的作用下，为储能建压组件中的电容反向建压，以辅助限压耗能组件投入工作，并保证非线性电阻的可靠导通；

(4)耗能阶段：在足够电容反压的作用下，使线性和非线性电阻投入工作并消耗掉系统的剩余能量，防止系统过电压的产生。