电流开断装置、电流开断模块和控制方法制造方法及图纸

本申请提出一种电流开断装置、电流开断模块和控制方法，所述电流开断装置包括通流支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，其中，所述通流支路与所述转移支路并联连接；所述通流支路由机械开关与有源电力电子单元串联构成；所述转移支路由双向导通晶闸管单元串联构成；所述振荡支路与所述通流支路的所述机械开关并联连接；所述振荡支路由振荡电容器和振荡电感串联构成；所述耗能支路与所述振荡电容器并联连接，或与所述振荡支路并联连接，或与所述通流支路并联连接，或与所述振荡电容器和所述有源电力电子单元并联连接。根据本申请的实施例，具有机械开关开断可靠、小电流开断时间短、模块冗余度高和设备经济性好等优点。模块冗余度高和设备经济性好等优点。模块冗余度高和设备经济性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
电流开断装置、电流开断模块和控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，具体而言，涉及一种电流开断装置、电流开断模块和控制方法。

技术介绍

[0002]在直流应用场合中，由于直流输配电系统故障电流增长快，可靠的故障快速隔离和恢复是保证其安全稳定运行的关键。现有的直流断路器包括机械式直流断路器、混合式直流断路器和全固态式直流断路器等。其中，机械式直流断路器又可分为无源振荡技术和有源振荡技术，由于机械式直流断路器使用了电容器，因此，机械式直流断路器的存在设备体积很大，且在分断小电流工况时需要很长时间，在机械开关过零重燃风险大，在开断过程易与直流系统发生振荡，对系统及其他设备正常安全运行带来隐患。混合式直流断路器结合了机械开关及电力电子技术，通过电力电子器件实现电流可控开断，具备无弧、快速重合闸等特点，系统适用性好，但开断电流技术性能与设备经济性能均受限于全控型电力电子器件，不利于其在高压直流输电系统的大规模推广应用。由于全固态式直流断路器的通流损耗较大，一般不选择全固态式直流断路器用于故障隔离和恢复。
[0003]本专利技术人发现，在交流应用场合中，常规的交流断路器仅能在电流过零点自然熄灭完成电流开断，而较大的首半波故障电流峰值对某些敏感或重要设备将产生不利影响，迫切需要能够提前快速开断电流的交流断路器。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种电流开断装置、电流开断模块和控制方法，用于解决现有技术中直流断路器存在机械开关重燃风险大、小电流开断时间长、与系统振荡显著和设备成本高昂的问题，以及交流断路器开断时首半波高幅值故障电流对敏感或重要设备的影响的问题。
[0005]根据本申请的一方面，提出一种电流开断装置，所述电流开断装置包括通流支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，其中，所述通流支路与所述转移支路并联连接；所述通流支路由机械开关与有源电力电子单元串联构成；所述转移支路由双向导通晶闸管单元串联构成；所述振荡支路与所述通流支路的所述机械开关并联连接；所述振荡支路由振荡电容器和振荡电感串联构成；所述耗能支路与所述振荡电容器并联连接，或与所述振荡支路并联连接，或与所述通流支路并联连接，或与所述振荡电容器和所述有源电力电子单元并联连接。
[0006]根据一些实施例，所述有源电力电子单元由至少一个具有旁路功能的双向通流自激模块串联构成，其中，所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第一电力电子开关、第二电力电子开关和第三电力电子开关，所述旁路开关包括第一旁路开关，所述电压源包括第一电压源，所述第一电力电子开关的正极与所述第一电压源的正极连接，所述第一电力电子开关的负极与所述第二电力电子开关的正
极连接后引出外接线，所述第二电力电子开关的负极分别与所述第一电压源的负极及所述第三电力电子开关的负极连接，所述第三电力电子开关的正极引出外接线，所述第一旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0007]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第四电力电子开关、第五电力电子开关和第六电力电子开关，所述旁路开关包括第二旁路开关，所述电压源包括第二电压源，所述第四电力电子开关的正极与所述第二电压源的正极连接，所述第四电力电子开关的负极分别与所述第五电力电子开关的正极及所述第六电力电子开关的正极连接，所述第六电力电子开关的负极引出外接线，所述第五电力电子开关的负极与所述第二电压源的负极连接后引出外接线，所述第二旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0008]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第七电力电子开关、第八电力电子开关和第九电力电子开关，所述旁路开关包括第三旁路开关，所述电压源包括第三电压源，所述第七电力电子开关的负极与所述第三电压源的负极连接，所述第七电力电子开关的正极分别与所述第八电力电子开关的负极及所述第九电力电子开关的负极连接，所述第九电力电子开关的正极引出外接线，所述第八电力电子开关的正极与所述第三电压源的正极连接后引出外接线，所述第三旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0009]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十电力电子开关、第十一电力电子开关和第十二电力电子开关，所述旁路开关包括第四旁路开关，所述电压源包括第四电压源，所述第十电力电子开关的正极与所述第四电压源的正极连接，所述第十电力电子开关的负极引出外接线，所述第四电压源的负极引出外接线，所述第十一电力电子开关与所述第十二电力电子开关的反向串联后并联连接于两个引出外接线之间，所述第四旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0010]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、二极管、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十三电力电子开关和第十四电力电子开关，所述二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述旁路开关包括第五旁路开关，所述电压源包括第五电压源，所述第十三电力电子开关的正极与所述第五电压源的正极连接，所述第十三电力电子开关的负极引出外接线，所述第五电压源的负极引出外接线，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管构成二极管全桥，所述第十四电力电子开关的正极和负极分别连接于所述二极管全桥直流侧正极和负极，所述二极管全桥的交流侧并联连接于两个引出外接线之间，所述第五旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0011]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十五电力电子开关、第十六电力电子开关、第十七电力电子开关和第十八电力电子开关，所述旁路开关包括第六旁路开关，所述电压源包括第六电压源，所述第十五电力电子开关的正极分别与所述第十七电力电子开关的正极及所述第六电压源的正极连接，所述第十五电力电子开关的负极与所述第十六电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第十六电力电子开关的负极分别与所述第十八电力电子开关的负极及所述第六电压源的负极连接，所述第十七电力电子开关的负极与所述第十八电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第六旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或
[0012]所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十九电力电子开关、第二十电力电子开关、第二十一电力电子开关、第二十二电力电子开关和第二十三电力电子开关，所述旁路开关包括第七旁路开关，所述电压源包括第七电压源，所述第十九电力电子开关的正极分别与所述第二十一电力电子开关的正极及所述第二十三电力电子开关的负极连接，所述第十九电力电子开关的负极与所述第二十电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第二十电力电子开关的负极分别与所述第二十二电力电子开关的负极及所述第七电压源的负极连接，所述第二十一电力电子开关的负极与所述第二十二电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第二十三电力电子开关的正极与第七电压源的正极连接，所述第七旁路开关并联连接于两个引出外接线之间。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流开断装置，其特征在于，所述电流开断装置包括通流支路、转移支路、振荡支路和耗能支路，其中，所述通流支路与所述转移支路并联连接；所述通流支路由机械开关与有源电力电子单元串联构成；所述转移支路由双向导通晶闸管单元串联构成；所述振荡支路与所述通流支路的所述机械开关并联连接；所述振荡支路由振荡电容器和振荡电感串联构成；所述耗能支路与所述振荡电容器并联连接，或与所述振荡支路并联连接，或与所述通流支路并联连接，或与所述振荡电容器和所述有源电力电子单元并联连接。2.如权利要求1所述的电流开断装置，其特征在于，所述有源电力电子单元由至少一个具有旁路功能的双向通流自激模块串联构成，其中，所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第一电力电子开关、第二电力电子开关和第三电力电子开关，所述旁路开关包括第一旁路开关，所述电压源包括第一电压源，所述第一电力电子开关的正极与所述第一电压源的正极连接，所述第一电力电子开关的负极与所述第二电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第二电力电子开关的负极分别与所述第一电压源的负极及所述第三电力电子开关的负极连接，所述第三电力电子开关的正极引出外接线，所述第一旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第四电力电子开关、第五电力电子开关和第六电力电子开关，所述旁路开关包括第二旁路开关，所述电压源包括第二电压源，所述第四电力电子开关的正极与所述第二电压源的正极连接，所述第四电力电子开关的负极分别与所述第五电力电子开关的正极及所述第六电力电子开关的正极连接，所述第六电力电子开关的负极引出外接线，所述第五电力电子开关的负极与所述第二电压源的负极连接后引出外接线，所述第二旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第七电力电子开关、第八电力电子开关和第九电力电子开关，所述旁路开关包括第三旁路开关，所述电压源包括第三电压源，所述第七电力电子开关的负极与所述第三电压源的负极连接，所述第七电力电子开关的正极分别与所述第八电力电子开关的负极及所述第九电力电子开关的负极连接，所述第九电力电子开关的正极引出外接线，所述第八电力电子开关的正极与所述第三电压源的正极连接后引出外接线，所述第三旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十电力电子开关、第十一电力电子开关和第十二电力电子开关，所述旁路开关包括第四旁路开关，所述电压源包括第四电压源，所述第十电力电子开关的正极与所述第四电压源的正极连接，所述第十电力电子开关的负极引出外接线，所述第四电压源的负极引出外接线，所述第十一电力电子开关与所述第十二电力电子开关的反向串联后并联连接于两个引出外接线之间，所述第四旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、二极管、旁路开关和电压源，所述电力电子
开关包括第十三电力电子开关和第十四电力电子开关，所述二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述旁路开关包括第五旁路开关，所述电压源包括第五电压源，所述第十三电力电子开关的正极与所述第五电压源的正极连接，所述第十三电力电子开关的负极引出外接线，所述第五电压源的负极引出外接线，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管构成二极管全桥，所述第十四电力电子开关的正极和负极分别连接于所述二极管全桥直流侧正极和负极，所述二极管全桥的交流侧并联连接于两个引出外接线之间，所述第五旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十五电力电子开关、第十六电力电子开关、第十七电力电子开关和第十八电力电子开关，所述旁路开关包括第六旁路开关，所述电压源包括第六电压源，所述第十五电力电子开关的正极分别与所述第十七电力电子开关的正极及所述第六电压源的正极连接，所述第十五电力电子开关的负极与所述第十六电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第十六电力电子开关的负极分别与所述第十八电力电子开关的负极及所述第六电压源的负极连接，所述第十七电力电子开关的负极与所述第十八电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第六旁路开关并联连接于两个引出外接线之间；或所述双向通流自激模块包括电力电子开关、旁路开关和电压源，所述电力电子开关包括第十九电力电子开关、第二十电力电子开关、第二十一电力电子开关、第二十二电力电子开关和第二十三电力电子开关，所述旁路开关包括第七旁路开关，所述电压源包括第七电压源，所述第十九电力电子开关的正极分别与所述第二十一电力电子开关的正极及所述第二十三电力电子开关的负极连接，所述第十九电力电子开关的负极与所述第二十电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第二十电力电子开关的负极分别与所述第二十二电力电子开关的负极及所述第七电压源的负极连接，所述第二十一电力电子开关的负极与所述第二十二电力电子开关的正极连接后引出外接线，所述第二十三电力电子开关的正极与第七电压源的正极连接，所述第七旁路开关并联连接于两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：石巍，杨兵，方太勋，吕玮，王文杰，陈羽，赵赢峰，许元震，刘云飞，孙超，刘少飞，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：