一种磁耦合式直流断路器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种磁耦合式直流断路器及其控制方法，其中：磁耦合式直流断路器的输入端正极分别与分压电路的输入端正极、可控开关的输入端、变压器的副边绕组第一端、变压器的原边绕组第一端、机械开关的输入端和避雷器的第一端相连；磁耦合式直流断路器的输入端负极分别与磁耦合式直流断路器的输出端负极和分压电路的输入端负极相连；可控开关的输出端与充电电容的第一端相连；变压器的副边绕组第二端、充电电容的第二端均与分压电路的输出端相连；变压器的原边绕组第二端分别与机械开关的输出端和避雷器的第二端和磁耦合式直流断路器的输出端正极相连；利用分压电路给充电电容进行预储能可以省去外部给充电电容充电的电源设备。源设备。源设备。

【技术实现步骤摘要】
一种磁耦合式直流断路器及其控制方法


[0001]本专利技术属于断路器
，更具体的说，尤其涉及一种磁耦合式直流断路器及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，满足直流电网需求的直流断路器技术方案主要有三种类型，分别是基于传统开关的传统机械式直流断路器、基于纯电力电子器件的固态式直流断路器和基于二者结合的混合式直流断路器。固态式和混合式断路器由于大量使用了电力电子器件，在稳态运行的时候存在很高的通态损耗；同时，具有成本高、控制复杂等缺点。相较之下，基于磁耦合转移的机械式直流断路器一方面具有成本低、控制相对简单等机械式的优点，同时预充电电容不需要长期保持一个较高的电压，降低了绝缘风险。
[0003]现有的磁耦合式直流断路器在开断故障电流时，首先由快速开关分闸形成电弧，然后磁耦合副边回路中的晶闸管导通，由磁耦合副边回路中通过外部电源预充电的电容器向副边线圈放电，通过副边线圈中的电流在原边线圈两端感应出电压，在该电压作用下产生原边的转移电流，反向叠加在断口电流上产生过零点，使机械开关中的电弧熄灭。进行合闸操作时只需控制快速开关合闸即可。
[0004]但是，磁耦合式直流断路器存在原边回路和副边回路，由于断路器原边回路和副边回路没有直接连接，因此断路器中高压侧和低压侧相互隔离，有利于提高断路器的稳定性和可靠性。但是预充电电容器仍然需要额外的充电电源及充电控制装置，这些辅助元件虽然没有与断路器主回路直接相连，但是也需要一定绝缘设计，同时增加了设备控制复杂程度和设备体积，增加了整个断路器的成本和体积。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种磁耦合式直流断路器及其控制方法，用于利用分压电路给充电电容进行预储能可以省去外部给充电电容充电的电源设备，从而减少设备体积、降低成本和设备控制的复杂度。
[0006]本申请第一方面公开了一种磁耦合式直流断路器，包括：分压电路、充电电容、变压器、可控开关、避雷器和机械开关；
[0007]所述磁耦合式直流断路器的输入端正极分别与所述分压电路的输入端正极、所述可控开关的输入端、所述变压器的副边绕组第一端、所述变压器的原边绕组第一端、所述机械开关的输入端和所述避雷器的第一端相连；
[0008]所述磁耦合式直流断路器的输入端负极分别与所述磁耦合式直流断路器的输出端负极和所述分压电路的输入端负极相连；
[0009]所述可控开关的输出端与所述充电电容的第一端相连；在所述可控开关导通时为所述充电电容充电；
[0010]所述变压器的副边绕组第二端、所述充电电容的第二端均与所述分压电路的输出
端相连；
[0011]所述变压器的原边绕组第二端分别与所述机械开关的输出端和所述避雷器的第二端和所述磁耦合式直流断路器的输出端正极相连。
[0012]可选的，磁耦合式直流断路器中，所述分压电路包括：两个串联连接的分压电阻；
[0013]两个所述分压电阻之间的连接点作为所述分压电路的输出端。
[0014]可选的，磁耦合式直流断路器中，还包括：二极管。
[0015]可选的，磁耦合式直流断路器中，所述二极管的阳极与所述可控开关的输出端相连；
[0016]所述二极管的阴极与所述可控开关的输入端相连。
[0017]可选的，磁耦合式直流断路器中，所述二极管的阳极与所述机械开关的输出端相连；
[0018]所述二极管的阴极与所述机械开关的输入端相连。
[0019]可选的，磁耦合式直流断路器中，还包括：第二电容；
[0020]所述第二电容的第一端与所述变压器的原边绕组第二端相连；
[0021]所述第二电容的第二端与所述磁耦合式直流断路器的输出端正极相连。
[0022]可选的，磁耦合式直流断路器中，所述分压电路包括：两个串联连接的分压电容；
[0023]两个所述分压电容之间的连接点作为所述分压电路的输出端。
[0024]可选的，磁耦合式直流断路器中，还包括：第一电容；
[0025]所述第一电容的第一端与所述变压器的原边绕组第二端相连；
[0026]所述第一电容的第二端与所述磁耦合式直流断路器的输出端正极相连。
[0027]可选的，磁耦合式直流断路器中，还包括：控制器；
[0028]所述控制器用于控制所述机械开关和/或所述可控开关的通断。
[0029]本申请第二方面公开了一种磁耦合式直流断路器的控制方法，应用于本申请第一方面任一项所述的磁耦合式直流断路器的控制器，所述控制方法，包括：
[0030]接收到分闸指令，控制所述磁耦合式直流断路器中的机械开关开始分闸动作；
[0031]控制可控开关导通，以使所述可控开关导通后为充电电容预充电，以使所述充电电容开始对变压器的副边绕组放电，在所述变压器的原边绕组产生感应电势下产生原边绕组的转移电流，制造机械开关断口的过零点从而使断口电弧熄灭，避雷器两端电压充高触发所述避雷器开始导通，所述磁耦合式直流断路器的电流通过所述避雷器释放剩余能量；
[0032]所述避雷器动作完成后，所述可控开关关断，完成分闸。
[0033]从上述技术方案可知，本专利技术提供的一种磁耦合式直流断路器，磁耦合式直流断路器的输入端正极分别与分压电路的输入端正极、可控开关的输入端、变压器的副边绕组第一端、变压器的原边绕组第一端、机械开关的输入端和避雷器的第一端相连；磁耦合式直流断路器的输入端负极分别与磁耦合式直流断路器的输出端负极和分压电路的输入端负极相连；可控开关的输出端与充电电容的第一端相连；在可控开关导通时为充电电容充电；变压器的副边绕组第二端、充电电容的第二端均与分压电路的输出端相连；变压器的原边绕组第二端分别与机械开关的输出端和避雷器的第二端和磁耦合式直流断路器的输出端正极相连；也就是说，正常工作时，额定电流流过闭合的机械开关，分压电路连接于高压母线上，分压电路给充电电容提前储存能量，当断路器开断时，机械开关拉开一定距离后，触
发磁耦合副边回路中的可控开关使其导通，充电电容放电，通过副边线圈中的电流在原边线圈两端感应出电压，在该电压作用下进行电流转移；产生的电流反向叠加在主支路开关上，使得主支路开关上电流过零，电弧熄灭完成开断；从而，利用分压电路给充电电容进行预储能可以省去外部给充电电容充电的电源设备，从而减少设备体积、降低成本和设备控制的复杂度，由于分压电路的存在，可以降低电容及磁耦合的绝缘设计要求，降低设计难度。此外，这是一种通过系统母线自充能的机制，系统直流电压可以给充电电容自动充电而不需要额外的控制设备。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术实施例提供的一种磁耦合式直流断路器的示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁耦合式直流断路器，其特征在于，包括：分压电路、充电电容、变压器、可控开关、避雷器和机械开关；所述磁耦合式直流断路器的输入端正极分别与所述分压电路的输入端正极、所述可控开关的输入端、所述变压器的副边绕组第一端、所述变压器的原边绕组第一端、所述机械开关的输入端和所述避雷器的第一端相连；所述磁耦合式直流断路器的输入端负极分别与所述磁耦合式直流断路器的输出端负极和所述分压电路的输入端负极相连；所述可控开关的输出端与所述充电电容的第一端相连；在所述可控开关导通时为所述充电电容充电；所述变压器的副边绕组第二端、所述充电电容的第二端均与所述分压电路的输出端相连；所述变压器的原边绕组第二端分别与所述机械开关的输出端和所述避雷器的第二端和所述磁耦合式直流断路器的输出端正极相连。2.根据权利要求1所述的磁耦合式直流断路器，其特征在于，所述分压电路包括：两个串联连接的分压电阻；两个所述分压电阻之间的连接点作为所述分压电路的输出端。3.根据权利要求2所述的磁耦合式直流断路器，其特征在于，还包括：二极管。4.根据权利要求3所述的磁耦合式直流断路器，其特征在于，所述二极管的阳极与所述可控开关的输出端相连；所述二极管的阴极与所述可控开关的输入端相连。5.根据权利要求3所述的磁耦合式直流断路器，其特征在于，所述二极管的阳极与所述机械开关的输出端相连；所述二极管的阴极与所述机械开关的输入端相连。6.根据权利要求5所述的磁耦合式直流断路器，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯彦杰，唐先明，石楠，吴益飞，孙玉晨，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：