一种直流断路器及其控制方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种直流断路器及其控制方法。其中，该直流断路器包括：主流支路，包括第一机械开关模块；转移支路，包括第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块，第二机械开关模块的第一端和第一全控型固态开关模块的第一端电连接，第二机械开关模块的第二端与转移支路的第一端电连接，第一全控型固态开关模块的第二端与转移支路的第二端电连接，转移支路的第一端和第二端分别与主流支路的第一端和第二端电连接；分断支路，分断支路的第一端和第二端分别与转移支路的第一端和第二端电连接。本发明专利技术实施例提供的技术方案可以使得直流断路器的导通压降低，并能可靠关断。

【技术实现步骤摘要】
一种直流断路器及其控制方法
本专利技术涉及电气设备
，尤其涉及一种直流断路器及其控制方法。
技术介绍
直流断路器是直流电网短路保护的关键设备，能够在短路故障时分断短路电流，切除故障线路。直流电流与交流电流不同，直流电流没有自然过零点，断路器在直流应用场合和交流应用场合的开断原理不同，断路器在直流应用场合的开断难度大。故需要设计导通压降低和关断可靠的直流断路器。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种直流断路器及其控制方法，可以使得直流断路器的导通压降低，并能可靠关断。第一方面，本专利技术实施例提供了一种直流断路器，包括：主流支路，包括第一机械开关模块，第一机械开关模块的第一端和第二端分别与主流支路的第一端和第二端电连接；转移支路，包括第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块，第二机械开关模块的第一端与第一全控型固态开关模块的第一端电连接，第二机械开关模块的第二端与转移支路的第一端电连接，第一全控型固态开关模块的第二端与转移支路的第二端电连接，转移支路的第一端和第二端分别与主流支路的第一端和第二端电连接；分断支路，分断支路的第一端和第二端分别与转移支路的第一端和第二端电连接。进一步地，第一机械开关模块的导通压降小于第一全控型固态开关模块的导通压降；第一机械开关模块的电弧电压大于第一全控型固态开关模块的导通压降。进一步地，第一全控型固态开关模块的耐受电压大于分断支路的导通压降。进一步地，第一机械开关模块包括多断口机械开关元件，多断口机械开关元件的第一端和第二端分别与转移支路的第一端和第二端电连接。进一步地，第一机械开关模块包括多个单断口机械开关元件，多个单断口机械开关元件串联连接后的两端，分别与转移支路的第一端和第二端电连接。进一步地，第一全控型固态开关模块包括反向串联连接的第一全控型半导体开关器件和第二全控型半导体开关器件，第一全控型半导体开关器件的第一端与第二全控型半导体开关器件的第一端电连接，第一全控型半导体开关器件的第二端与第一全控型固态开关模块的第一端电连接，第二全控型半导体开关器件的第二端与第一全控型固态开关模块的第二端电连接。进一步地，第一全控型半导体开关器件包括下述至少一种：绝缘栅双极型晶体管、集成栅极换流晶闸管和电子注入增强栅晶体管；第二全控型半导体开关器件包括下述至少一种：绝缘栅双极型晶体管、集成栅极换流晶闸管和电子注入增强栅晶体管。进一步地，分断支路包括多个分断单元，分断单元串联连接后的两端分别与分断支路的第一端和第二端电连接；任一分断单元包括过压吸收元件，以及反向串联连接的第三全控型半导体开关器件和第四全控型半导体开关器件，其中，第三全控型半导体开关器件的第一端与第四全控型半导体开关器件的第一端电连接，第三全控型半导体开关器件的第二端与分断单元的第一端电连接，第四全控型半导体开关器件的第二端与分断单元的第二端电连接，过压吸收元件的两端分别与分断单元的第一端和第二端电连接。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于本专利技术任意实施例提供的直流断路器的控制方法，包括：当接收到分闸信号时，控制第一机械开关模块断开；控制第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块断开；控制分断支路断开。进一步地，还包括：当接收到合闸信号时，控制分断支路导通；当监测到分断支路的电流小于预设电流值时，控制第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块导通；控制第一机械开关模块导通。本专利技术实施例的技术方案的直流断路器包括：主流支路、转移支路和分断支路，主流支路包括第一机械开关模块，第一机械开关模块的第一端和第二端分别与主流支路的第一端和第二端电连接；转移支路，包括第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块，第二机械开关模块的第一端和第一全控型固态开关模块的第一端电连接，第二机械开关模块的第二端与转移支路的第一端电连接，第一全控型固态开关模块的第二端与转移支路的第二端电连接，转移支路的第一端和第二端分别与主流支路的第一端和第二端电连接；分断支路的第一端和第二端分别与转移支路的第一端和第二端电连接，通过设置主流支路可以减小导通损耗，通过设置转移支路，以使直流断路器分闸时，先断开第一机械开关模块，由于第一全控型固态开关模块的导通压降的钳制作用，使得断开的第一机械开关模块两端的电压限制在电弧电压以下，第一机械开关模块的电弧无法维持而熄灭，保证第一机械开关模块真正关断，进而保证直流断路器的可靠关断。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种直流断路器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种直流断路器处于导通状态时的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种直流断路器处于第一电流转移状态时的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种直流断路器处于第二电流转移状态时的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的又一种直流断路器处于第一电流转移状态时的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的又一种直流断路器处于第二电流转移状态时的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种直流断路器的控制方法的流程图；图8为本专利技术实施例提供的又一种直流断路器的控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。本专利技术实施例提供一种直流断路器。图1为本专利技术实施例提供的一种直流断路器的结构示意图。该直流断路器包括：主流支路10、转移支路20和分断支路30。其中，主流支路10包括第一机械开关模块3，第一机械开关模块3的第一端和第二端分别与主流支路10的第一端N11和第二端N12电连接；转移支路20包括第二机械开关模块1和第一全控型固态开关模块2，第二机械开关模块1的第一端与第一全控型固态开关模块2的第一端电连接，第二机械开关模块1的第二端与转移支路20的第一端N21电连接，第一全控型固态开关模块2的第二端与转移支路20的第二端N22电连接，转移支路20的第一端N21和第二端N22分别与主流支路10的第一端N11和第二端N12电连接；分断支路30的第一端N31和第二端N32分别与转移支路20的第一端N21和第二端N22电连接。其中，主流支路10的第一端N11和第二端N12可分别与直流断路器的第一端N1和第二端N2电连接。该直流断路器可以是双向导通型，即直流断路器的第一端N1可以与电源电连接，直流断路器的第二端N2可以与负载电连接，或者，直流断路器的第一端N1可以与负载电连接，直流断路器的第二端N2可以与电源电连接。该直流断路器可应用于低压、中压或高压等电力系统中。第一机械开关模块3可以包括真空机械开关或六氟化硫(SF6)机械开关等，第一机械开关模块3的导通压降低，处于断开状态的第一机械开关模块3可以承受较大电压。当断开第一机械开关模块3时，需将第一机械开关模块3的两端的电压限制在电弧电压以下，以使电弧无法维持，使电弧熄灭，第一机械开关模块3才能真正关断，无电流流过。第二机械开关模块1可以包括真空机械开关或六氟化硫(SF6)机械开关等，第二机械开关模块1的导通压降低，处于断开状态的第二机械开关模块1可以承受较大电压。可选的，第一机械开关模块3的导通压降小于第一全控型固态开关模块2的导通压降，第一机械开关模块3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流断路器，其特征在于，包括：主流支路，包括第一机械开关模块，所述第一机械开关模块的第一端和第二端分别与所述主流支路的第一端和第二端电连接；转移支路，包括第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块，所述第二机械开关模块的第一端与第一全控型固态开关模块的第一端电连接，所述第二机械开关模块的第二端与所述转移支路的第一端电连接，所述第一全控型固态开关模块的第二端与所述转移支路的第二端电连接，所述转移支路的第一端和第二端分别与所述主流支路的第一端和第二端电连接；分断支路，所述分断支路的第一端和第二端分别与所述转移支路的第一端和第二端电连接。

【技术特征摘要】
1.一种直流断路器，其特征在于，包括：主流支路，包括第一机械开关模块，所述第一机械开关模块的第一端和第二端分别与所述主流支路的第一端和第二端电连接；转移支路，包括第二机械开关模块和第一全控型固态开关模块，所述第二机械开关模块的第一端与第一全控型固态开关模块的第一端电连接，所述第二机械开关模块的第二端与所述转移支路的第一端电连接，所述第一全控型固态开关模块的第二端与所述转移支路的第二端电连接，所述转移支路的第一端和第二端分别与所述主流支路的第一端和第二端电连接；分断支路，所述分断支路的第一端和第二端分别与所述转移支路的第一端和第二端电连接。2.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述第一机械开关模块的导通压降小于所述第一全控型固态开关模块的导通压降；所述第一机械开关模块的电弧电压大于所述第一全控型固态开关模块的导通压降。3.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述第一全控型固态开关模块的耐受电压大于所述分断支路的导通压降。4.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述第一机械开关模块包括多断口机械开关元件，所述多断口机械开关元件的第一端和第二端分别与所述转移支路的第一端和第二端电连接。5.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述第一机械开关模块包括多个单断口机械开关元件，多个所述单断口机械开关元件串联连接后的两端，分别与所述转移支路的第一端和第二端电连接。6.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，第一全控型固态开关模块包括反向串联连接的第一全控型半导体开关器件和第二全控型半导体开关器件，所述第一全控型半导体开关器件的第一端与所述第二全控型半导体开关器件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景刚，杨騉，马勇，陈庆，袁栋，黄强，贾勇勇，费益军，赵科，李洪涛，宋思齐，肖小龙，刘瑞煌，司鑫尧，苏伟，王晨清，陶加贵，刘屿，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省电力试验研究院有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32