[发明专利]一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法

说明书

本发明涉及直流断路器技术，具体涉及一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法，直流断路器包括充电电路、主关断器件、耦合电感、关断触发通路以及能量耗散通路。充电电路包括第一、第二、第三电阻，主关断器件包括第一、第二主晶闸管，耦合电感包括第一、第二电感，触发通路包括第一、第二触发晶闸管与第二、第三电容；能量耗散通路包括第一电阻与第一二极管。自动关断保证在断路器近距离发生短路故障时，断路器快速动作，抑制故障电流的上升。该断路器在距离断路器较远处发生短路时，可控关断功能可以不受外部电路电感影响，在断路器内部可靠地关断故障电流。且具有双向导通功能，能及时切除断路器两端的故障。

技术领域

本发明属于直流断路器技术领域，特别涉及一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法。

背景技术

随着新材料、半导体器件和柔性直流输配电技术的发展，直流断路器作为在规定时间内承载、切断直流运行支路正常电流以及各种故障电流的开关设备，是保障光伏储能、电动汽车及轨道交通等直流负载稳定性的最可靠保护方案之一，它可以使故障区域最小化，保证健康线路正常运行，未来电网对直流限流器这种快速保护设备需求极大。但目前IGBT与MOSFET的成本较大，且容量有限，并且具有高通态损耗，这极大的限制了直流断路器的发展与应用。因此，很多学者提出了基于晶闸管的直流断路器拓扑。

基于晶闸管的直流断路器可以分为两类：第一类是具有自动关断功能的断路器，主要包含Z源，T源及其衍生的断路器；第二类是具有可控关断功能的断路器，它们使用了触发晶闸管来关断主晶闸管。具有自动关断功能的断路器不需要电压缓冲电路，能无延迟地关断故障电流。然而，这类断路器的关断回路包含线路电感，当故障点距离断路器较远时，线路电感会抑制断路器的关断电流，导致其关断失败，影响故障电流的快速可靠关断。具有可控关断功能的断路器能更为可靠地关断远距离故障点，但其具有检测延时，无法满足迅速清理故障的要求。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有自动与可控关断能力的直流断路器，包括自动关断断路器回路与可控关断断路器回路，还包括充电电路和能量耗散通路以及电源U_s；

自动关断断路器回路包括第一主晶闸管T_m1、第二主晶闸管T_m2、第一电感L₁、第二电感L₂、第三二极管D₃和第四二极管D₄；第一主晶闸管T_m1的阴极依次与第一电感L₁、第二电感L₂和第二主晶闸管T_m2的阴极串联，第三二极管D₃与第一主晶闸管T_m1反向并联；第四二极管D₄与第二主晶闸管T_m2反向并联；