一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法，涉及故障分断技术领域，可控电压源包括第一二极管、第二二极管、第一晶闸管、第二晶闸管、第一预充电电容和第二预充电电容；其中，第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极连接；第二晶闸管的阳极与第二预充电电容的正极连接；第二预充电电容的负极与第一预充电电容的正极连接；第一预充电电容的负极与第一晶闸管的阴极连接；第一二极管的阳极与第一晶闸管的阴极连接；第一二极管的阴极与第一晶闸管的阳极连接；第二二极管的阳极与第二晶闸管的阴极连接；第二二极管的阴极与第二晶闸管的阳极连接。本发明专利技术中可控电压源采用半控型器件晶闸管，降低了机械式直流断路器的成本，提高其可靠性。提高其可靠性。提高其可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及故障分断
，特别是涉及一种可控电压源、强迫谐振型机械式直流断路器及其控制方法。

技术介绍

[0002]全球化石能源的不断开采和消耗，造成了环境污染，同时也带来了能源危机。新能源发电因为其清洁环保和可持续性越来越受到广泛关注，近年来，新能源发电技术也不断发展应用。然而传统的交流输电技术无法实现新能源电能的消纳，直流输电技术因其灵活可控成为解决新能源电能消纳问题的关键。
[0003]交流输电中故障发生时交流断路器可以利用电流的过零点进行开关熄弧切断故障电流，但是直流输电中电流没有过零点，并且直流系统具有低惯性和弱阻尼特性，系统故障发展更快，电流增长十分迅速，致使交流断路器无法适用于直流系统。因此，要推动直流输电的发展应用，研究直流故障分断十分重要。应用机械式直流断路器进行故障切除是直流故障分断方式之一，但是现有的机械式直流断路器造价高昂，且大都采用全控型器件控制振荡发展，成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法，可降低机械式直流断路器的成本，并提高机械式直流断路器的可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种可控电压源，所述可控电压源包括第一二极管、第二二极管、第一晶闸管、第二晶闸管、第一预充电电容和第二预充电电容；
[0007]其中，所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；所述第二晶闸管的阳极与所述第二预充电电容的正极连接；所述第二预充电电容的负极与所述第一预充电电容的正极连接；所述第一预充电电容的负极与所述第一晶闸管的阴极连接；所述第一二极管的阳极与所述第一晶闸管的阴极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一晶闸管的阳极连接；所述第二二极管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；所述第二二极管的阴极与所述第二晶闸管的阳极连接。
[0008]本专利技术还提供了一种应用上述的可控电压源的机械式直流断路器，所述机械式直流断路器包括主支路、振荡支路、可控电压源和耗能支路；所述振荡支路的一端与所述可控电压源中所述第一预充电电容和所述第二预充电电容的连接端相连接；所述振荡支路的另一端与所述主支路的一端连接；所述主支路的另一端与所述可控电压源中所述第一晶闸管和所述第二晶闸管的连接端相连接；所述耗能支路与所述主支路并联连接；
[0009]在直流系统正常工作时，所述主支路处于导通状态，所述振荡支路、所述可控电压源支路和所述耗能支路为阻断状态；所述直流系统与所述主支路的两端连接；
[0010]在直流系统发生直流侧短路故障时，所述主支路、所述振荡支路、所述可控电压源
和所述耗能支路相互配合完成故障分断。
[0011]可选的，所述振荡支路包括振荡电容和振荡电感；所述振荡电容和所述振荡电感串联连接。
[0012]可选的，所述耗能支路包括避雷器。
[0013]本专利技术还提供了一种上述机械式直流断路器的控制方法，包括：
[0014]当直流系统发生直流侧短路故障时，控制所述主支路中的快速机械开关分闸；
[0015]当所述快速机械开关的断口距离为所述快速机械开关的耐受暂态开断电压对应的设计开距时，控制第一晶闸管和第二晶闸管交替触发，振荡支路和可控电压源构成的串联支路与主支路组成振荡回路产生振荡电流；所述振荡电流逐渐增大，直至所述振荡电流与流经所述主支路的故障电流大小相等、方向相反时，所述快速机械开关触头间的电弧熄灭，停止对所述第一晶闸管和第二晶闸管的触发控制，所述故障电流开始流经所述串联支路，对所述串联支路中的电容进行充电；
[0016]当所述串联支路的电压达到阈值电压时，所述故障电流开始流经所述耗能支路，所述耗能支路消耗直流系统中感性元件的感性能量，以使所述故障电流逐渐减小，完成故障分断。
[0017]可选的，所述控制第一晶闸管和第二晶闸管交替触发，具体包括：
[0018]控制所述第一晶闸管触发，所述第一预充电电容放电；控制所述第二晶闸管触发，所述第二预充电电容放电。
[0019]可选的，在控制第一晶闸管和第二晶闸管交替触发时，控制所述第一晶闸管触发后，当所述振荡电流到达过零点并延迟一死区时间后，控制所述第二晶闸管触发；控制所述第二晶闸管触发后，当所述振荡电流到达过零点时并延迟一所述死区时间后，控制所述第一晶闸管触发。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法，可控电压源包括第一二极管、第二二极管、第一晶闸管、第二晶闸管、第一预充电电容和第二预充电电容；其中，第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极连接；第二晶闸管的阳极与第二预充电电容的正极连接；第二预充电电容的负极与第一预充电电容的正极连接；第一预充电电容的负极与第一晶闸管的阴极连接；第一二极管的阳极与第一晶闸管的阴极连接；第一二极管的阴极与第一晶闸管的阳极连接；第二二极管的阳极与第二晶闸管的阴极连接；第二二极管的阴极与第二晶闸管的阳极连接。本专利技术中可控电压源中的晶闸管为半控型器件，采用半控型器件，大幅降低了机械式直流断路器的成本，并提高了机械式直流断路器的可靠性。
附图说明
[0021]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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的可控电压源的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的强迫谐振型机械式直流断路器的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的机械式直流断路器开断故障电流过程示意图。
[0025]符号说明：
[0026]1‑
避雷器；2
‑
快速机械开关；3
‑
振荡电容；4
‑
振荡电感；5
‑
第一二极管；6
‑
第一晶闸管；7
‑
第一预充电电容；8
‑
第二二极管；9
‑
第二晶闸管；10
‑
第二预充电电容。
具体实施方式
[0027]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0028]目前，全控型器件存在电流裕度小，控制复杂，价格昂贵，容易损坏等问题，造成了装备成本的上升和可靠性的降低。上述问题阻碍了直流输电的发展。
[0029]本专利技术的目的是提供一种可控电压源、机械式直流断路器及其控制方法，可控电压源中的晶闸管为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控电压源，其特征在于，所述可控电压源包括第一二极管、第二二极管、第一晶闸管、第二晶闸管、第一预充电电容和第二预充电电容；其中，所述第一晶闸管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；所述第二晶闸管的阳极与所述第二预充电电容的正极连接；所述第二预充电电容的负极与所述第一预充电电容的正极连接；所述第一预充电电容的负极与所述第一晶闸管的阴极连接；所述第一二极管的阳极与所述第一晶闸管的阴极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一晶闸管的阳极连接；所述第二二极管的阳极与所述第二晶闸管的阴极连接；所述第二二极管的阴极与所述第二晶闸管的阳极连接。2.一种应用权利要求1所述的可控电压源的机械式直流断路器，其特征在于，所述机械式直流断路器包括主支路、振荡支路、可控电压源和耗能支路；所述振荡支路的一端与所述可控电压源中所述第一预充电电容和所述第二预充电电容的连接端相连接；所述振荡支路的另一端与所述主支路的一端连接；所述主支路的另一端与所述可控电压源中所述第一晶闸管和所述第二晶闸管的连接端相连接；所述耗能支路与所述主支路并联连接；在直流系统正常工作时，所述主支路处于导通状态，所述振荡支路、所述可控电压源支路和所述耗能支路为阻断状态；所述直流系统与所述主支路的两端连接；在直流系统发生直流侧短路故障时，所述主支路、所述振荡支路、所述可控电压源和所述耗能支路相互配合完成故障分断。3.根据权利要求2所述的机械式直流断路器，其特征在于，所述振荡支路包括振荡电容和振荡电感；所述振荡电容和所述振荡电感串联连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐磊，杨锦，张翔宇，吴智慰，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：