本实用新型专利技术公开了一种电流源型机电混合式直流断路器，该直流断路器包括电流源型逆变电路(1)，变压电路(2)，机械开关(3)触头；逆变电路(1)与变压电路(2)串接后再并接于机械开关(3)触头两端。该装置中与机械开关(3)触头并接的回路还包括晶闸管回路(4)和非线性电阻(5)回路。本实用新型专利技术在检测到大的直流故障电流时，通过控制电流源型逆变电路，产生人工交流电流，使直流故障电流和人工产生的交流电流叠加，并换流至晶闸管回路，在产生过零点的同时降低了正向叠加电流的幅值，也减小了机械开关上的电弧电压，从而有效地抑制了电弧的产生，提高了断路器容量。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种电流源型机电混合式直流断路器，该直流断路器包括电流源型逆变电路(1)，变压电路(2)，机械开关(3)触头；逆变电路(1)与变压电路(2)串接后再并接于机械开关(3)触头两端。该装置中与机械开关(3)触头并接的回路还包括晶闸管回路(4)和非线性电阻(5)回路。本技术在检测到大的直流故障电流时，通过控制电流源型逆变电路，产生人工交流电流，使直流故障电流和人工产生的交流电流叠加，并换流至晶闸管回路，在产生过零点的同时降低了正向叠加电流的幅值，也减小了机械开关上的电弧电压，从而有效地抑制了电弧的产生，提高了断路器容量。【专利说明】一种电流源型机电混合式直流断路器
本技术涉及一种直流断路器，特别涉及一种机电混合式的直流断路器。
技术介绍
直流输电与交流输电相比，具有线损低、不存在系统同步运行稳定性问题等一系列优点。近年来，随着电压源型高压变流器等技术的迅速发展，柔性多端高压直流输电系统、直流输配电网的关键技术与装备的研宄受到了国内外的高度重视。作为规定时间内承载并开断直流电网正常电流以及各种故障电流的开关设备，高压直流断路器是直流输(配)电网络建设的运行、控制与保护基础。 高压直流断路器大体可以分为机械式高压直流断路器、全固态高压直流断路器与混合式高压直流断路器。直流电不存在电流自然过零点，灭弧困难。在低压小电流应用场合，可以通过增大电弧电压、分段串接限流电阻或控制磁场气体发电断流等方法实现强迫直流开断熄弧。但在高压大电流应用场合，上述方法不可行，一般是对常规机械式交流断路器结构做适当改造，并增加能够在开断直流电流过程中自动形成高频振荡电流过零点的振荡换流回路，以解决机械开关切断高压大直流电流时的灭弧问题。机械式高压直流断路器具有运行稳定、带载能力强、通态损耗小等优点，但由于自身结构的制约，断开时会使叠加在直流开关的电流正向幅值至少增大一倍多，也并不能减少电弧两端的电压，增大了分断大电流的难度，造成电弧难以熄灭，易损坏触头，故障电流切除时间较长，无法实时、灵活、快速动作【穆建国等.直流固态断路器拓扑结构的设计与分析.中国电机工程学报，2010, 30 (18): 109-114】。全固态高压直流断路器具有开断时间短、无弧光等优点，但存在容易过压过流、通态损耗高等无法克服的缺点，极大的影响了全固态直流断路器的实际应用【Peter G, Ferreira J.Zero volt switching hybrid DC circuitbreakers//Proceedings ofIndustry Applicat1ns Conference.Rome, Italy:1EEE,2000:2923-2927】。 混合式高压直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能，具有通态损耗小、开断时间短无需专用冷却设备等优点，是目前断路器研发的新方向，有着广阔的应用前景【Luca N, Roberto P.Feasibility Study of a HybridMechanical-Static DC CircuitBreaker for Superconducting Magnet Protect1n.1EEE Transact 1ns onAppliedSuperconductivity, 2009, 19 (2):76-83 ；P1vanE, Performance analysis of a hybrid IGCTs—mechanical DC circuit breakerforquench protect1n of superconducting magnets//Proceedings of 22nd SymposiumonFus1n Engineering (SOFE).Albuquerque, New Mexico:1EEE, 2007:1-4】。专利一种减少正向叠加电流的直流断路器(申请号:201210125997.4)中提及的基于电压源逆变器的直流断路器使直流开关上的叠加电流的正向幅值大为减少，适当减轻了开关分断大电流的难度，但是并未钳制直流开关两端的电压，使得断开时开关两端电压升高。由于此专利是基于电压源性逆变器，所以需要有电压波形转换为所需的特定电流波形，使得控制电路难度增加。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有直流断路器的不足，提供一种电流源型机电混合式直流断路器。该直流断路器在检测到大的直流故障电流时，通过电流源型逆变电路，产生人工交流电流，使直流故障电流和人工产生的两个交流电流叠加，并换流至晶闸管回路，在产生过零点的同时降低了正向叠加电流的幅值，也减小了机械开关上的电弧电压，从而有效地抑制了电弧的产生，提高了断路器容量。 为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案: 一种电流源型机电混合式直流断路器，该直流断路器由电流源型逆变电路，变压电路，直流开关触头，晶闸管和非线性电阻组成；电流源型逆变电路由直流电源、逆变器和滤波器构成，逆变器的输入端与直流电源的正向输出端相连，逆变器的输出端与滤波器相连；变压电路由中频变压器和隔直电容构成，中频变压器的输出绕组与隔直电容串接；电流源型逆变电路中的滤波器与变压电路中的变压器串接，变压电路并接于直流开关触头两端；晶闸管和非线性电阻分别并接于直流开关触头的两端。 本技术的另一种方案是:一种电流源型机电混合式直流断路器，该直流断路器由电流源型逆变电路，变压电路，直流开关触头，晶闸管，非线性电阻和电容组成；电流源型逆变电路由直流电源、逆变器和滤波器构成，逆变器的输入端与直流电源的正向输出端相连，逆变器的输出端与滤波器相连；变压电路由中频变压器和隔直电容构成，中频变压器的输出绕组与隔直电容串接；电流源型逆变电路中的滤波器与变压电路中的变压器串接，变压电路并接于直流开关触头两端；晶闸管与电容串联后并接于直流开关触头两端，非线性电阻并接于直流开关触头的两端。 本技术具有以下技术效果: (I)本技术在应用中，通过控制电流源型逆变电路，使人工产生的交流电流叠加到直流故障电流上，使叠加电流产生过零点，并且使正向叠加电流的幅值较小，若没有本技术所提及的逆变电路，产生的叠加电流如图5所示。 (2)本技术在应用中，通过电弧电压触发晶闸管导通，使得故障电流和人工交流电流换流至晶闸管回路，钳制电弧电压仅为晶闸管导通电压。 (3)逆变电路人工产生的交流电流是周期性的，并且正负波形对时间轴的面积相等，可以消除直流电流分量，以维持隔直电容两端的电压平衡。本技术可以根据不同的需求，通过控制电流源型逆变电路，使人工产生的交流电流的负半波的周期和幅值均可变。 (5)本技术在应用中，单相逆变电路中的开关管可以采用IGBT/IGCT/GTO等全控器件。 (6)本技术在应用中，直流电流不能通过隔直电容，使变压器不至于饱和，可以有效保护变压器。 (7)本技术在应用中，中频变压器可以使电位隔离，起变压和功率调配的作用。 (8)本技术在应用中，非线性电阻可以吸收剩余线路能量，防止产生过电压。 【专利附图】【附图说明】 图1为一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流源型机电混合式直流断路器，其特征在于，该直流断路器由电流源型逆变电路(1)，变压电路(2)，直流开关触头(3)，晶闸管(4)和非线性电阻(5)组成；电流源型逆变电路(1)由直流电源(1.1)、逆变器(1.2)和滤波器(1.3)构成，逆变器(1.2)的输入端与直流电源(1.1)的正向输出端相连，逆变器(1.2)的输出端与滤波器(1.3)相连；变压电路(2)由中频变压器(2.1)和隔直电容(2.2)构成，中频变压器(2.1)的输出绕组与隔直电容(2.2)串接；电流源型逆变电路(1)中的滤波器(1.3)与变压电路(2)中的变压器(2.1)串接，变压电路(2)并接于直流开关触头(3)两端；晶闸管(4)和非线性电阻(5)分别并接于直流开关触头(3)的两端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑旭，毛承雄，王丹，朱若曦，曾妮，江寿霞，陆继明，张步涵，魏聪，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司经济技术研究院，华中科技大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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