一种双向交直流通用混合式断路器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双向交直流通用混合式断路器及控制方法，包括机械开关支路

【技术实现步骤摘要】
一种双向交直流通用混合式断路器及控制方法


[0001]本专利技术主要涉及断路器
，具体涉及一种双向交直流通用混合式断路器及控制方法
。

技术介绍

[0002]现有的电气部件
—
断路器根据运用电路的类型可区分为交流断路器和直流断路器，二者不可互为替代使用；断路器保护参数整定值仅在靠近额定电流范围内可设置，如
0.5
～1倍
In(
额定电流
)
，且设置档位有限，对于轻载电流的过载保护不利；输入电压和输出电压
(
对于直流反向应用工况
)
不能进行有效检测和保护值可设定；断路器控制命令需要将断路器分合闸线圈
(
通过中间继电器
)
引入控制回路中
、
运行状态通过断路器本身的辅助触点信号引入信号采集设备中
(
如
PLC
或分布式从站
)、
进而进入内部信号系统中；断路器本身正常的合分闸时间延迟大
(
从控制器发出控制命令
、
经过中间继电器传输命令到最终断路器合闸完成
)
，即使对于高速直流断路器，从接受合闸命令到合闸动作完成也有
30ms
～
80ms
的时间延迟
。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种大大缩短整个开关的动作时间
、<br/>数字化控制开关分合闸时间间隔
、
兼容交直流电路回路和进行高速有效的保护的双向交直流通用混合式断路器及控制方法
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0005]一种双向交直流通用混合式断路器，包括机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
保护缓冲单元
、
能量吸收单元
、
检测单元和控制单元；所述机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
保护缓冲单元
、
能量吸收单元和检测单元均与控制单元相连；所述检测单元用于检测断路器输入侧和输出侧的电压电流信号并发送至控制单元，所述控制单元根据所述电压电流信号控制所述机械开关支路和电力电子开关支路的开通与关断，以及控制保护缓冲单元和能量吸收单元的保护动作
。
[0006]优选地，所述机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
能量吸收单元和保护缓冲单元之间相互并联；所述电力电子开关支路包括两个反向串联的开关元件
。
[0007]优选地，所述开关元件为
IGBT
或
IGCT
，也可采用多个电力电子器件并联使用
、
增大应用电路电流
。
[0008]优选地，所述机械开关支路
、
电力电子开关支路和能量吸收单元之间并联；
[0009]所述电力电子开关支路包括二极管
D1
～
D4
和全控型电力电子器件
V1(
如 IGBT)
，
D1
的正极与
D2
的负极相连，
D3
的正极与
D4
的负极相连，
D1
的负极
D3 的负极相连，
D2
的正极
D4
的正极相连；所述保护缓冲单元
、
全控型电力电子器件
V1
的两端分别与
D1、D3
的负极和
D2、D4
的正极相连
。
[0010]优选地，所述检测单元包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传
感器安装断路器的输入侧和输出侧
。
[0011]本专利技术还公开了一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，在直流供电中断试验中，将双向交直流通用混合式断路器置于直流输出电压和被试逆变器之间，用于对直流供电中断试验的中断时间进行精确控制
。
[0012]本专利技术还公开了一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，在交流供电中断试验中，将双向交直流通用混合式断路器置于交流输出电压和被试逆变器之间，用于对交流供电中断试验的中断时间进行精确控制
。
[0013]本专利技术还公开了一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，在变频回路中，将双向交直流通用混合式断路器直接取代变频回路中的预充电回路
。
[0014]本专利技术还公开了一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，采用多台双向交直流通用混合式断路器，通过多块控制单元的同步时钟和对应延迟，推广到三相交流应用电路中以实现中断控制；其中
B
相相对
A
相延时三分之一个周期，对应2π
/3
电角度，
C
相相对于
A
相延时三分之二个周期，对应4π
/3 电角度
。
[0015]本专利技术还公开了一种基于如上所述的双向交直流通用混合式断路器的控制方法，包括：
[0016]t0
～
t1
：
t0
之前机械开关支路流过正常电流；
t0
时刻发生短路故障，电流开始上升，
t0
～
t1
时间为控制单元故障检测时间；确认检测故障后，控制单元在
t1
时刻发出机械开关支路分闸命令，开始执行分闸操作，机械开关支路中的机械开关开始分闸；同时
t1
时刻电力电子开关支路触发导通；
[0017]t1
～
t2
：
t1
时刻机械开关执行分闸操作，触头间距离逐渐增加；此过程主电路部分电流开始转移至电力电子开关支路，对应断路器输入输出端的压降逐渐增大；
[0018]t2
～
t3
：机械开关触头分开到一定距离时，
t2
时刻通过机械开关产生的弧压自热将电流开始换流至电力电子开关支路，直至
t3
时刻电流完全换流至电力电子开关支路；
[0019]t3
～
t4
：电力电子开关支路导通电流，机械开关触头距离继续增加；
t4
时刻之前触头间隙建立起能够承受开断过电压的绝缘开距；
[0020]t4
～
t5
：转移支路电力电子开关关断过程，此关断时间极短，混合式断路器的输入输出端出线部分关断过电压，电流先转移至并联的保护缓冲单元；当保护缓冲单元电压超过能量吸收单元避雷器动作电压时，电流换流至能量吸收单元；
[0021]t5
～
t6
：短路电流流过能量吸收单元，能量吸收单元残本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双向交直流通用混合式断路器，其特征在于，包括机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
保护缓冲单元
、
能量吸收单元
、
检测单元和控制单元；所述机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
保护缓冲单元
、
能量吸收单元和检测单元均与控制单元相连；所述检测单元用于检测断路器输入侧和输出侧的电压电流信号并发送至控制单元，所述控制单元根据所述电压电流信号控制所述机械开关支路和电力电子开关支路的开通与关断，以及控制保护缓冲单元和能量吸收单元的保护动作
。2.
根据权利要求1所述的双向交直流通用混合式断路器，其特征在于，所述机械开关支路
、
电力电子开关支路
、
能量吸收单元和保护缓冲单元之间相互并联；所述电力电子开关支路包括两个反向串联的开关元件
。3.
根据权利要求2所述的双向交直流通用混合式断路器，其特征在于，所述开关元件为
IGBT
或
IGCT。4.
根据权利要求1所述的双向交直流通用混合式断路器，其特征在于，所述机械开关支路
、
电力电子开关支路和能量吸收单元之间并联；所述电力电子开关支路包括二极管
D1
～
D4
和全控型电力电子器件
V1
，
D1
的正极与
D2
的负极相连，
D3
的正极与
D4
的负极相连，
D1
的负极
D3
的负极相连，
D2
的正极
D4
的正极相连；所述保护缓冲单元
、
全控型电力电子器件
V1
的两端分别与
D1、D3
的负极和
D2、D4
的正极相连
。5.
根据权利要求1～4中任意一项所述的双向交直流通用混合式断路器，其特征在于，所述检测单元包括电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器安装断路器的输入侧和输出侧
。6.
一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，其特征在于，在直流供电中断试验中，将双向交直流通用混合式断路器置于直流输出电压和被试逆变器之间，用于对直流供电中断试验的中断时间进行精确控制
。7.
一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，其特征在于，在交流供电中断试验中，将双向交直流通用混合式断路器置于交流输出电压和被试逆变器之间，用于对交流供电中断试验的中断时间进行精确控制
。8.
一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，其特征在于，在变频回路中，将双向交直流通用混合式断路器直接取代变频回路中的预充电回路
。9.
一种双向交直流通用混合式断路器的应用方法，其特征在于，采用多台双向交直流通用混合式断路器，通过多块控制单元的同步时钟和对应延迟，推广到三相交流应用电路中以实现中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周亚雄，李怡文，贺文，王鹞芝，涂嵩，陈天喜，许水平，杨韬，肖泉华，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：