一种桥式电路、直流电流分断装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种桥式电路，包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块。H桥开关模块包括四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与全桥模块的两个桥臂相互并联。本发明专利技术还公开一种由前述桥式电路级联而成的直流电流分断装置及其控制方法。本发明专利技术的直流分断装置引入缓冲及重合闸模块后，重合闸操作产生的线路电压振荡小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直流分断装置
，特别涉及一种桥式电路及其控制方法，以及基于该桥式电路的直流分断装置及其控制方法。
技术介绍
随着多端直流输电技术的发展，高压直流断路器将成为保证系统安全稳定运行的关键设备之一。中国专利公开号CN102823121A公开了用于限制电力传输或分配线的电流和使其断路的装置中的开关模块，其功率半导体开关器件两端均并联有一个RCD缓冲电路，或每两个反向串联连接的功率半导体开关器件共用一个全桥RCD缓冲电路。由于直流断路器分断电流大，功率半导体开关器件多采用压接式器件。RCD缓冲电路仅可安装在狭窄的散热器和压接式功率半导体开关器件的厚度空间内，厚度往往在50mm～80mm之间，不利于二极管和电容的选型与安装。此外，直流断路器采用的功率半导体开关器件数量很多，从而RCD缓冲电路的数量也很多。中国专利公开号CN103280763A公开了一种直流断路器及其实现方法，通过全桥/半桥结构换流器级联构成断流单元和换流单元。全桥结构换流器中四个功率半导体开关器件共用一个电容作为缓冲电路，半桥结构换流器中两个功率半导体开关器件共用一个电容作为缓冲电路，相比CN102823121A，其缓冲电路数量少且安装空间大。但是该直流断路器在完成电流分断操作后，全桥/半桥结构换流器的电容带有高电压，若此时进行重合闸操作，将导致全桥或半桥的桥臂短路放电，使功率半导体开关器件损坏。重合闸是指当线路故障清除后，在短时间内闭合断路器；由于实际上大多数线路故障为瞬时或暂时性的，因此重合闸是运行中常采用的自恢复供电方法之一，是断路器不可或缺的重要功能。基于目前断路器结构中存在的前述问题，本案专利技术人进行深入研究，终有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种桥式电路及其控制方法，其包含的缓冲及重合闸模块数量少，安装空间大。本专利技术的另一目的，在于提供一种直流电流分断装置及其控制方法，其具有重合闸功能，重合闸操作过程中线路电压振荡小。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种桥式电路，包括H桥开关模块，还包括缓冲及重合闸模块,所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。更进一步的，所述缓冲及重合闸模块可以优选考虑以下六种方式。一、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。二、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。三、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。四、缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。五、缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开关器件串联连接。六、缓冲及重合闸模块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并联连接；所述重合闸电路包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和二极管的串联方向相反。本专利技术还公开了上述桥式电路的控制方法，所述方法控制桥式电路工作在导通模式、分断模式和重合闸模式三种工作状态中切换：所述导通模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于开通状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；所述分断模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；所述重合闸模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于开通状态。本专利技术还公开了包含有所述桥式电路的一种直流电流分断装置，装置具体包括相互并联的通态支路、分断支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电路，所述耗能支路由非线性电阻构成；所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。进一步的，所述缓冲及重合闸模块的具体组成结构与上述桥式电路中缓冲及重合闸模块相一致。进一步的，所述的一种直流电流分断装置，其通态支路、分断支路和耗能支路均设有M组，一组通态支路、一组分断支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥式电路，包括H桥开关模块，其特征在于:所述桥式电路还包括缓冲及重合闸模块,所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。

【技术特征摘要】
1.一种桥式电路，包括H桥开关模块，其特征在于:所述桥式电路还包括缓
冲及重合闸模块,
所述H桥开关模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器
件同向串联构成一个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端
和输出端；缓冲及重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓
冲及重合闸模块包括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电
阻。
2.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容
串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电
容的两端；所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功
率半导体开关器件串联连接；
所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
3.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容
串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电
容的两端；
所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电
阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体
开关器件和二极管的串联方向相反；
所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
4.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容
串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电
容的两端；
所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导

\t体开关器件串联连接；
所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容两端。
5.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；
所述RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容
串联连接、且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电
容的两端；
所述重合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电
阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体
开关器件和二极管的串联方向相反；所述重合闸电路并联连接与RCD电路的电容
两端。
6.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并
联连接；
所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导
体开关器件串联连接。
7.如权利要求1所述的一种桥式电路，其特征在于：所述缓冲及重合闸模
块包括一个电容、一个电阻和一个重合闸电路，电容、电阻和重合闸电路相互并
联连接；
所述重合闸电路包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电
阻和功率半导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体
开关器件和二极管的串联方向相反。
8.如权利要求1至7所述的任意一种桥式电路的控制方法，其特征在于：
所述方法控制桥式电路工作在导通模式、分断模式和重合闸模式三种工作状态中
切换：
所述导通模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于开通状态，
缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
所述分断模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状态，
缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于闭锁状态；
所述重合闸模式中，H桥开关模块的四个功率半导体开关器件均处于闭锁状

\t态，缓冲及重合闸模块中的功率半导体开关器件处于开通状态。
9.一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断
支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移
模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电
路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关
模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一
个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及
重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包
括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻。
10.一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断
支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移
模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电
路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关
模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一
个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及
重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包
括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
所述缓冲及重合闸模块包括，一个RCD电路和一个重合闸电路，其中，所述
RCD电路包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、
且二极管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；
所述重合闸电路包括一个电阻和一个功率半导体开关器件，电阻和功率半导体开
关器件串联连接；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
11.一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断
支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移
模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电
路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关
模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一

\t个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及
重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包
括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路
包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极
管的阴极连接于电容的一端，两个电阻分别并联在二极管、电容的两端；所述重
合闸模块包括一个电阻、一个功率半导体开关器件和一个二极管，电阻和功率半
导体开关器件串联连接，二极管并联连接于电阻两端、且功率半导体开关器件和
二极管的串联方向相反；所述RCD电路和所述重合闸电路相互并联连接。
12.一种直流电流分断装置，其特征在于：包括相互并联的通态支路、分断
支路和耗能支路，其中，所述通态支路由至少一个快速机械开关和一个电流转移
模块串联连接构成，所述分断支路包括一个桥式电路或者多个串联连接的桥式电
路，所述耗能支路由非线性电阻构成；
所述桥式电路包括H桥开关模块和缓冲及重合闸模块,其中，所述H桥开关
模块包含四个功率半导体开关器件，每两个功率半导体开关器件同向串联构成一
个桥臂，两个桥臂并联连接，且两个桥臂中点分别作为输入端和输出端；缓冲及
重合闸模块与H桥开关模块的两个桥臂相互并联连接，所述缓冲及重合闸模块包
括重合闸电路与RCD电路，或者，包括重合闸电路与电容、电阻；
所述缓冲及重合闸模块包括一个RCD电路和一个重合闸电路；所述RCD电路
包括一个二极管、一个电容和两个电阻，其中，二极管和电容串联连接、且二极
管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹冬明，方太勋，谢晔源，杨兵，石巍，吕玮，王文杰，刘彬，汪涛，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32