[发明专利]一种新型高压直流断路器的自供能控制方法

说明书

本发明公开了一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，流程如下：首先，采用新型高压直流断路器的拓扑结构；然后，针对启动充能、稳态运行以及故障处理3种模式，分析断路器的整体动作特性与控制策略，并进行直流断路器补能周期计算；最后，搭建典型算例系统进行仿真研究，验证断路器拓扑及其控制策略的有效性与可行性。负载转移开关和主断路器直接通过其子模块电容取能，无需外部供电，避免了工程中难以解决的绝缘及耐压问题，降低了设计及制造难度，有利于该断路器拓扑在高压直流电网中的应用；通过本发明所设计的控制策略，可使EHBSM电容电压在人为设定的阈值内波动，保证了能量的稳定性，防止电容电压剧烈波动而影响其驱动电路的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，属于断路器控制技术领域。

背景技术

大规模新能源通过直流电网并网是未来电力系统的发展趋势与传统的交流电网相比,直流电网的阻尼相对较低，其故障发展更快,控制保护的难度更大。

目前高压直流断路器的研究方案主要集中于3种类型，分别是基于常规开关的传统机械式断路器、基于纯电力电子器件的固态断路器和基于二者结合的混合式断路器。其中，混合式高压直流断路器结合了前2种断路器的优点,既具备较低的通态损耗,又有很快的分断速度，具有良好的应用前景。

为了降低制造成本，期刊《电网技术》和《电力系统自动化》分别提岀了一种组合式高压直流断路器和一种电流转移型高压直流断路器这2种方案的主要设计思路是，接在同一个换流站的直流线路共用断流支路，从而达到降低制造成本的目的。

然而.无论是混合式高压直流断路器还是组合式高压直流断路器.目前工程中均采用外部供电的方式为断路器中IGBT的驱动电路供能。但由于断路器需要串联在直流线路中，且直流电压等级较高，因此对外部供电电路的绝缘、耐压能力提出了较高要求这一缺陷极大限制了直流断路器在高压技术领域中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，对传统混合式高压直流断路器的负载转移开关和主断路器进行了改进，将原有的IGBT串联变为EHBSM串联,通过相应的控制策略，使子模块中的电容在正常工况下带电运行。断路器具有启动充能、稳态运行以及故障处理3种运行模式,功能性与灵活性得以大幅提升。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种新型高压直流断路器的自供能控制方法，流程如下：首先，采用新型高压直流断路器的拓扑结构；然后，针对启动充能、稳态运行以及故障处理3种模式，分析断路器的整体动作特性与控制策略，并进行直流断路器补能周期计算；最后，搭建典型算例系统进行仿真研究，验证断路器拓扑及其控制策略的有效性与可行性。

作为本发明的进一步改进，所述新型高压直流断路器包括并联的主断路器、日常通流支路和故障断流支路；

所述日常通流支路包括串联的超快速机械开关和负载转移开关；所述故障断流支路由多个断流单元串联构成；

所述负载转移开关和主断路器采用增强型半桥子模块EHBSM。

作为本发明的进一步改进，所述EHBSM由2个IGBT、4个二极管以及1个子模块电容构成；

所述EHBSM包括导通状态和关断状态2种开关状态，具体如下所述：

导通状态，当EHBSM中的1GBT都开通时，电流直接从IGBT或其并联二极管流过，电容器被旁路；

关断状态，当EHBSM中的IGBT被关断时，电流需要从电容器流过，直流电流的流通受阻碍；

根据运行场景不同，所述新型高压直流断路器有3种不同的工作模式,分别为启动充能模式、稳态运行模式和故障处理模式。

作为本发明的进一步改进，所述启动充能模式，包括以下步骤：