一种基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法，断路器包括：并联的主通流支路和主动耗能支路；所述主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路；所述第一耗能支路与所述主动控制支路串联；所述主动控制支路与所述第二耗能支路并联，所述主动控制支路用于控制所述第二耗能支路参与或不参与耗能。本发明专利技术的基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法，通过主动控制耗能支路的接入器件，能够满足直流断路器的关断要求，并降低主通流支路的耐压水平要求，从而可以实现更为经济便捷的直流断路器。为经济便捷的直流断路器。为经济便捷的直流断路器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，特别涉及一种基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法。

技术介绍

[0002]传统的固态式直流断路器普遍采用金属氧化物压敏电阻(MOV)并联在断路器两端作为耗能支路，用于在电力电子器件关断后吸收系统故障能量，但由于MOV的材料特性，其残压通常显著大于其额定直流电压，而断路器要求耗能支路MOV的额定直流电压大于直流母线电压，这意味着电力电子器件在关断时需承受显著大于直流母线电压的电压应力，导致通流器件串联数较多，增加了通流器件及其散热装置的成本。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种基于主动控制耗能的固态式直流断路器，通过加入可关断器件，降低了耗能MOV的额定电压，进而降低了通流电力电子器件的串联数量，有效减少了固态式直流断路器的成本和装置复杂度。
[0004]本专利技术提供一种基于主动控制耗能的直流断路器，包括：并联的主通流支路和主动耗能支路；所述主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路；所述第一耗能支路与所述主动控制支路串联；所述主动控制支路与所述第二耗能支路并联，所述主动控制支路用于控制所述第二耗能支路参与或不参与耗能。
[0005]进一步地，所述主通流支路包括若干个固态开关模块。
[0006]进一步地，所述第一耗能支路包括耗能MOV模块；所述第二耗能支路包括保护MOV模块。
[0007]进一步地，所述主动控制支路包括若干个主动控制模块，所述主动控制模块能够被接通或断开；所述主动控制支路包含全控电力电子器件。
[0008]进一步地，所述第一耗能支路的残压能够满足大于直流母线电压；所述第一耗能支路和所述第二耗能支路的额定直流电压之和能够满足大于直流母线电压。
[0009]进一步地，主通流支路的耐压值大于第一耗能支路的残压；主动控制支路的耐压值大于第二耗能支路的残压。
[0010]本专利技术还提供一种基于主动控制耗能的直流断路器的控制方法，所述基于主动控
制耗能的直流断路器包括：并联的主通流支路和主动耗能支路；所述主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路；所述第一耗能支路与所述主动控制支路串联；所述主动控制支路与所述第二耗能支路并联，所述主动控制支路用于控制所述第二耗能支路参与或不参与耗能；所述方法包括：在主通流支路导通时，主控制支路为阻断状态；主通流流支路关断时，导通主动控制支路，电流从主通流支路转移到主动耗能支路，使得流经断路器的电流逐渐下降；当主动耗能支路电流降低到第一指定电流值后，如果流经断路器的电流不再下降，则关断主动控制支路，电流转移第二耗能支路上，断路器端电压为第一耗能支路和第二耗能支路的电压之和，且电压之和大于直流母线电压。
[0011]本专利技术还提供一种主动控制直流断路器耗能的方法，所述直流断路器包括并联的主通流支路和耗能支路，所述方法包括：在断路器关断过程中的第一阶段，控制接入耗能支路的耗能器件满足：主通流支路的击穿电压大于所述耗能支路的端电压，耗能支路的残压大于直流母线电压；在断路器关断过程中的第二阶段，控制接入耗能支路的耗能器件满足：耗能支路的端电压值大于直流母线电压；其中，在第二阶段接入的耗能器件的额定直流电压大于第一阶段接入的耗能器件的额定直流电压。
[0012]进一步地，在所述第一阶段：执行主通流支路关断，控制将第一耗能支路接入到耗能支路，主通流支路的电流转移到所述耗能支路；在所述第二阶段：判断到流经断路器的电流不再下降，控制将第一耗能支路和第二耗能支路都接入到耗能支路。
[0013]进一步地，所述第一耗能支路与所述第二耗能支路串联，通过并联在第二耗能支路两端的主动控制支路控制将第二耗能支路接入耗能支路。
[0014]本专利技术的一种基于主动控制耗能的直流断路器及控制方法，通过主动控制耗能支路的接入支路（器件），能够满足直流断路器的关断要求，并降低主通流支路的耐压水平要求，从而可以实现更为经济便捷的直流断路器。
[0015]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0016]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一简单地介绍，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。
[0017]图1示出了根据本专利技术实施例的一种基于主动控制耗能的直流断路器的结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的MOV伏安特性曲线图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术实施例提出一种基于主动控制耗能的直流断路器，具体为一种基于主动控制耗能的固态式直流断路器。如图1所示，直流断路器包括并联的主通流支路和耗能支路。其中，主通流支路和主动耗能支路并联，耗能支路为主动耗能支路。
[0020]主通流支路包括若干串固态开关模块，多个固态开关模块串联或并联或采用串联与并联组合的方式。
[0021]主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路。第一耗能支路与所述主动控制支路串联；主动控制支路与第二耗能支路并联，主动控制支路用于控制第二耗能支路参与或不参与耗能。第一耗能支路在耗能支路导通时始终参与耗能，第二耗能支路根据主动控制支路的状态，选择性地参与耗能。
[0022]第一耗能支路包括耗能MOV模块，耗能MOV模块包括MOV。第二耗能支路包括保护MOV模块，保护MOV模块包括MOV。MOV为金属氧化物压敏电阻。
[0023]主动控制支路包括若干个主动控制模块，主动控制模块能够被接通或断开。
[0024]固态开关模块和主动控制模块中均包含全控电力电子器件，全控电力电子器件可采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、集成门极换流晶闸管（IGCT）、栅极注入增强晶体管（IEGT）和门极可关断晶闸管（GTO）等，结构可采用单向或双向通流结构。在一些实施例中，固态开关模块或主动控制模块还包含相应的缓冲吸收电路和保护电路。
[0025]下面介绍直流断路器的参数设计。
[0026]1.第一耗能支路的残压能够满足大于直流母线电压。第一耗能支路的残压即第一支路中耗能MOV模块（一个或多个）的残压（之和）。耗能MOV模块的残压（额定陡波冲击电流下模块端电压）大于直流母线电压并有一定裕量（如1.2倍直流母线电压）；耗能M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，包括：并联的主通流支路和主动耗能支路；所述主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路；所述第一耗能支路与所述主动控制支路串联；所述主动控制支路与所述第二耗能支路并联，所述主动控制支路用于控制所述第二耗能支路参与或不参与耗能。2.根据权利要求1所述的基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，所述主通流支路包括若干个固态开关模块。3.根据权利要求1所述的基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，所述第一耗能支路包括耗能MOV模块；所述第二耗能支路包括保护MOV模块。4.根据权利要求1所述的基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，所述主动控制支路包括若干个主动控制模块，所述主动控制模块能够被接通或断开；所述主动控制支路包含全控电力电子器件。5.根据权利要求1所述的基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，所述第一耗能支路的残压能够满足大于直流母线电压；所述第一耗能支路和所述第二耗能支路的额定直流电压之和能够满足大于直流母线电压。6.根据权利要求1
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4中任一项所述的基于主动控制耗能的直流断路器，其特征在于，主通流支路的耐压值大于第一耗能支路的残压；主动控制支路的耐压值大于第二耗能支路的残压。7.一种基于主动控制耗能的直流断路器的控制方法，其特征在于，所述基于主动控制耗能的直流断路器包括：并联的主通流支路和主动耗能支路；所述主动耗能支路包括第一耗能支路、第二耗能支路和主动控制支路；所述第一耗能支路与所述主动控制支路串联；所述主动控制支路与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：余占清，施健，甘之正，屈鲁，曾嵘，严鑫，黄瑜珑，冯健，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：