具有缓冲电路的高压直流混合电路断路器制造技术

提供一种具有缓冲电路的高压直流混合电路断路器。该电路断路器包括固态主断路器、机械快速隔离开关、和辅断路器（200）。隔离开关和辅断路器串联连接。辅断路器（200）包括功率半导体开关元件（210）和缓冲电路，该缓冲电路包括两个电容器（221，223）、两个电阻器（222,224）和二极管（225）。在断开操作期间，对缓冲电容器（221）充电，以及随后，电荷将被电容器（221）和（223）共享，并且还通过电阻器（222）被消耗。在断开操作期间，电阻器（224）防止电容器（223）的充电，从而使电容器（221）与电容器（223）共享所存储的能量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及高压直流(HVDC)混合电路断路器，更具体地涉及这样的电路断路器中的缓冲电路。
技术介绍
诸如W02011/057675中所公开的HVDC混合电路断路器通常基于并联连接到固态辅断路器和机械隔离开关的串联连接的固态主断路器的组合。混合电路断路器的工作原理是主断路器、辅断路器和隔离开关在正常操作期间闭合。如果接收到断开信号，则混合电路断路器通过首先使辅断路器开路来尝试断开流经断路器的电流，从而将流经辅断路器和隔离开关的电流整流到主断路器。随后，使隔离开关开路以隔离辅断路器，以及最終使主断路器开路，导致将电流从主断路器整流到电涌放电器，其中，该电涌放电器并联连接到主断路器。经常，混合电路断路器设置有缓冲电路，以抑制当使隔离开关开路时响应电流的突然中断而发生的电压瞬变。缓冲电路通常包括并联连接到辅断路器的电容器。当通过使辅断路器开路来初始化混合电路断路器的断开操作吋，对缓冲电路充电，但是电流ー从辅断路器整流到主断路器，电容器就通过隔离开关和主断路器放电。该放电过程以及所导致的经过隔离开关的非零电流阻碍隔离开关的断开操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供对以上技术和现有技术的更有效的替代。更具体地，本专利技术的目的是提供一种改进的HVDC混合电路断路器。本专利技术的这些和其它目的通过具有独立权利要求I中所限定的特征的直流(DC)电路断路器来实现。本专利技术的实施例由从属权利要求来表征。根据本专利技术的方面，提供ー种DC电路断路器。电路断路器包括主断路器、隔离开关、和辅断路器。隔离开关和辅断路器串联连接。隔离开关和辅断路器的串联连接并联连接到主断路器。辅断路器包括功率半导体开关元件和缓冲电路。缓冲电路并联连接到功率半导体开关元件。缓冲电路包括第一电容器、第二电容器、第一电阻器、第二电阻器、和第一ニ极管。第一电阻器并联连接到第一电容器。第二电阻器与第二电容器串联连接。第二电阻器和第二电容器的串联连接并联连接到第一电容器和第一电阻器。第一ニ极管具有第一极性，并且与下述部分的并联连接进行串联连接第一电容器、第一电阻器以及第ニ电阻器与第二电容器的串联连接。 本专利技术使用了这样的认识通过为辅断路器设置有上文中描述的缓冲电路，可防止在HVDC混合电路断路器的断开操作期间缓冲电容器的不受控制的放电。在断开时间期间，对第一电容器充电，以及随后，所存储的电荷将在第一电容器与第二电容器之间共享，并且还通过并联的电阻器被消耗。由于可减轻与现有技术的混合电路断路器相关联的、由于从电容器流经隔离开关和主断路器的放电电流而引起的问题，本专利技术的实施例是有益的。更具体地，流经现有技术的混合电路断路器的隔离开关的非零电流阻碍隔离开关的断开动作。另ー方面，在本专利技术的实施例中，防止电容器的不受控制的放电，由此允许隔离开关断开电流。根据本专利技术的实施例，功率半导体开关元件包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和第二ニ极管。IGBT具有第一极性。第二ニ极管具有第二极性，该第二极性与第一极性相反。第二ニ极管并联连接到IGBT。根据本专利技术的实施例，功率半导体开关元件包括双模式绝缘栅晶体管(BiGT)和第二ニ极管。BiGT具有第一极性。第二ニ极管具有第二极性，该第二极性与第一极性相反。第二ニ极管并联连接到BiGT。根据本专利技术的实施例，主断路器包括多个功率半导体开关元件。开关元件串联连接。根据本公开的实施例，隔离开关包括机械开关。根据本公开的实施例，辅断路器包括功率半导体开关元件。而且，辅断路器可包括串联连接的多个功率半导体开关元件。尽管已经參考根据本专利技术第一方面的混合电路断路器的实施例在一些情况下描述了本专利技术的优点，但是相应的推理应用于根据本专利技术第二方面的方法的实施例。当研究下面的详细公开、附图和所附的权利要求书时，本专利技术的其它目的、特点和优点将变得明显。本领域技术人员了解可组合本专利技术的不同特征，以创建除下面所描述的那些实施例以外的实施例。附图说明通过下面的參考附图对本专利技术实施例的说明性和非限制性的详细说明，将更好地理解本专利技术的以上和附加目的、特点和优点，在附图中图I是现有技术的HVDC混合电路断路器的不意图。图2是根据本专利技术实施例的HVDC混合电路断路器的示意图。所有图都是示意性的，不需要定标，以及一般仅示出需要的部件以说明本专利技术，其中，其它部件可被省略或仅仅是暗示的。具体实施方式參考图1，描述现有技术的HVDC混合电路断路器。混合电路断路器100包括主断路器110、快速隔离开关即高速开关120、辅断路器130、电涌放电器140和缓冲电容器150。隔离开关120和辅断路器130串联连接，而隔离开关120和辅断路器130的串联连接并联连接到主断路器110。电涌放电器140并联连接到主断路器110、以及隔离开关120和辅断路器130的串联连接。缓冲电容器150并联连接到辅断路器130。混合电路断路器100可由端子101和102连接到外部电路，例如HVDC传输线。例如，混合电路断路器100可用于将HVDC传输线连接到配置装置的母线，用于在发生故障时从母线隔离传输线，或者用于维护。下面，描述混合电路断路器100的工作原理。在正常操作期间，主断路器110、隔离开关120和辅断路器130闭合。如果混合电路断路器100接收到断开信号，则电路断路器100通过首先使辅断路器130开路，来尝试断开流经电路断路器100、即从端子101到端子102或从端子102到端子101的电流，由此将流经辅断路器130和隔离开关120的电流整流到主断路器110。随后，使隔离开关120开路以隔离辅断路器130，以及最終使主断路器110开路，导致将电流从主断路器110整流到电涌放电器140。为了抑制当使隔离 开关120开路时响应电流的突然中断而发生的电压瞬变，混合电路断路器100装配有缓冲电容器150。现有技术的混合电路断路器，例如參考图I描述的混合电路断路器100中发生的问题是，如图I中通过箭头160所图示的，当辅断路器130开路时，充电的缓冲电容器150通过隔离开关120和主断路器110放电。由于流经隔离开关120的非零电流，阻碍隔离开关120的断开动作。下面，參考图2来描述本专利技术的实施例。为了简单起见，图2中仅图示了辅断路器，即图2中图示的电路对应于图I的电路170。辅断路器200包括功率半导体开关元件210和缓冲电路。功率半导体开关元件210包括晶体管，例如IGBT或BiGT。缓冲电路包括两个电容器221和223、以及两个电阻器222和223、和ニ极管225。在断开操作期间，对缓冲电容器221充电，以及随后，电荷将被电容器221和223共享，以及还通过电阻器222被消耗。优选地，电容器223的电容比电容器221的电容大至少三倍。在断开操作期间，电阻器224防止电容器223的充电，从而使电容器221与电容器223共享所存储的能量。本领域技术人员了解本专利技术绝不限于上述实施例。相反，在所附权利要求书的范围之内可进行许多修改和变型。总之，提供了ー种HVDC混合电路断路器。电路断路器包括固态主断路器、机械快速隔离开关、和辅断路器。隔离开关和辅断路器串联连接。辅断路器包括功率半导体开关元件和缓冲电路，该缓冲电路包括两个电容器、两个电阻器和ニ极管。在断开操作期间，对缓冲电容器充电，以及随后，电荷将被电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有缓冲电路的高压直流混合电路断路器（100），包括：主断路器（110），以及串联连接的隔离开关（120）和辅断路器（170），所述隔离开关和所述辅断路器的所述串联连接与所述主断路器并联连接，其中，所述辅断路器（170）包括：功率半导体开关元件（210），以及缓冲电路，其并联连接到所述功率半导体开关元件（210），所述缓冲电路包括：第一电容器（221），第一电阻器（222），其并联连接到所述第一电容器（221），第二电容器（223），第二电阻器（224），其与所述第二电容器（223）串联连接，其中，所述第二电阻器（224）和所述第二电容器（223）的串联连接并联连接到所述第一电容器（221）和所述第一电阻器（222），以及第一二极管（225），其具有第一极性，并且与下述部分的并联连接进行串联连接：所述第一电容器（221）、所述第一电阻器（222）、以及所述第二电阻（224）与所述第二电容器（223）的串联连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·哈夫纳，阿曼·哈桑普尔，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：