一种隔离注入式电流转移电路及其使用方法技术

本公开揭示了一种隔离注入式电流转移电路及其使用方法，所述转移电路包括主电流电路和转移电流电路，所述主电流电路用于连续承载电流或者临时导通电流；所述转移电流电路用于承受从主电流电路转移过来的电流；转移电流电路包含一种互感器，使用所述转移电流电路可以完成快速电流转移，并实现电容充电侧与直流系统的隔离，可以显著减小充电单元的电压等级与体积，提高转移的可靠性。所述转移方法可以实现多种工程应用功能，如直流断路器、交流快速断路器、交、直流限流器。

【技术实现步骤摘要】

本公开属于电子电路领域，特别涉及一种隔离注入式电流转移电路及其使用方法。
技术介绍
直流断路器是直流供电系统安全运行的保证，因为直流电流中没有自然过零点，采用直接开断的方式将受到很大的制约，解决这一问题的有效思路是基于电流转移创造电流过零点的新型开断方式。电流转移的方式可以分为自然电流转移和强制电流转移两种方式。其中自然电流转移方式的效果受到元件参数、元件配合、工作条件等多种因素的影响，工程实际应用有诸多限制。与之相比，强制电流转移的方式有更高的工程应用价值。典型基于强制电流转移方式使用串、并联在转移电流电路中的预充电电容，利用其放电产生的反向脉冲电流来抵制短路电流，进而在机械断口中创造过零点，此外，随着电流向电容中注入，电容电压逐渐上升，不断上升的电压最终能够抵制系统电压，实现直流开断。这种强制电流转移方式在直流断路器中得到了较为广泛的应用。
技术实现思路
基于此，本公开揭示了一种隔离注入式电流转移电路，所述电路包括主电流电路、转移电流电路和接入端口；所述主电流电路用于连续承载电流或者临时导通电流；所述转移电流电路用于承受从主电流电路转移过来的电流；所述接入端口用于和外部系统相连接。本公开还揭示了一种隔离注入式电流使用方法，所述转移方法包括以下步骤：S1、根据主电流电路的电流幅值和变化率或者根据接收到的外部转移指令，向主电流电路中的机械开关发出分闸信号；S2、根据电流的流动方向，进而导通晶闸管B1至B4中的两个晶闸管，与第三电路A3和原边电感器L0组成放电回路；同时，副边电感器L1两端感应出电流，主电流电路中的电流逐渐向第一电路转移；S3、当主电路电流中的电流完全被转移后，转移电流电路中的电容器充电完成，整个转移过程完成。本公开的有益效果：1、能够实现电容充电单元与直流系统的隔离，显著减小充电单元的电压等级与体积，提高开断的可靠性；2、在转移电流电路互感器的原边侧使用功率半导体器件或触发间隙组成桥式电路，可以实现双向电流转移，桥式电路的耐压和成本低；3、本电容电流转移方法电路简单、部件少，反应时间短，提高了应用该方案的断路器的灵敏性和可靠性。附图说明图1是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路的结构示意图；图2是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路的单向工作时的结构示意图；图3是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路的另一种单向工作时的结构示意图；图4是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路电流标志示意图；图5(a)是根据本公开一个实施例的磁耦合换流式转移电路的转移电流时主电流电路的电流流向示意图；图5(b)是根据本公开一个实施例的磁耦合换流式转移电路的转移电流时主电流电路和转移电流电路的电流流向示意图；图5(c)是根据本公开一个实施例的磁耦合换流式转移电路的转移电流时转移电流电路的电流流向示意图；图6是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路对应于图5的转移电流时各电路中电流变化曲线图；图7是根据本公开一个实施例的双向的电容电流转移电路图；图8是根据本公开另一个实施例的双向的电容电流转移电路图；图9是根据本公开一个实施例图8优化后的双向分断的混合式断路器的分断方法的步骤示意图。具体实施方式以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上
、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。除非明确地具有相反的描述，否则词语“包括”及其不同的变型应被理解为隐含包括所述的部件但不排除任意其他部件。在一个实施例中，本公开揭示了一种磁耦合换流式转移电路，所述电路包括主电流电路、转移电流电路和接入端口；所述主电流电路用于连续承载电流或者临时导通电流；所述转移电流电路用于承受从主电流电路转移过来的电流；所述接入端口用于和外部系统相连接。本实施例提供了一种隔离注入式电流转移电路，通过在转移支路中串联互感器，控制与直流系统隔离的互感器原边侧电容放电，使其产生脉冲电流，同时与直流系统连接的互感器副边侧感应出脉冲电流来抵制主电流电路电流，使电流从主电流电路向包含电容器的转移电路转移，在一个实施例中，所述主电流电路由第一机械开关、第一电力电子器件以及第一限流器中的一个或多个串联或者并联组成。在本实施例中，所述主电流电路可以连续承载或临时导通电流，主电流电路包含机械开关、电力电子器件、限流器、导线中的一个或多个串并联组合的A1，主电流电路作为本专利转移电路中的被转移部分，其两端引出作为本专利对外部系统的接入端口。在一个实施例中，所述转移电流电路包括：第一电路和第二电路；所述第一电路包括：副边电感器L1，第一电容器，由第二电容器、第二机械开关、第二电力电子器件、第二限流器、避雷器中的一个或多个串并联组合的第四电路A2；所述副边电感器L1、第一电容器和第四电路A2相串联；所述第二电路包括：由预充电电容或超导电感组成的第三电路A3、晶闸管B1至B4和原边电感器L0；所述晶闸管B1至B4包括功率半导体器件或者触发间隙；所述晶闸管B1至B4相串联组成回路后与原边电感器L0相串联；所述晶闸管B1至B4和第三电路A3组成桥式电路；所述原边电感器和副边电感器组成互感器。在本实施例中，所述转移电流电路具有承受从主电流电路所转移电流的能力，包含由副边电感器L1、第一电容器，此外还可以包含由第二电容器、机械开关、电力电子器件、限流器、避雷器、导线中的一个或多个串并联组合的第四电路A2，副边电感器L1、C与第四电路A2串联组成的第一电路；由预充电电容或超导电感组成的第三电路A3，功率半导体器件或触发间隙组成的B1至B4和原边电感器L0串联组成的第二电路，所述原边电感器和副边电感器组成互感器，所述第一电路与主电流电路并联，所述第二电路与第一电路可以绝缘，也可以不绝缘。根据电流方向不同，为实现转移双向电流，在转移电流电路互感器的原边侧使用功率半导体器件或触发间隙组成桥式电路。电流转移之前，电流从所述主电流电路中A1中流过；此时，所述转移电流电路中电力电子器件、触发开关器件和晶闸管B1至B4处于关断状态，所述转移电流电路中第一电路和第二电路均没有电流流过。在一个实施例中，所述第一电路与主电流电路并联，所述第二电路与第一电路之间选择绝缘或者不绝缘。更优的，所述原边电感器L0和副边电感器L1为空心电感器或含磁芯的电感器，由一个或多个电感串联或并联组成。更优的，所述第一机械开关和第二机械开关包括基于弹簧机构的普通机械开关、基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关中的一种；更优的，所述第一限流器和第二限流器包括超导故障限流器SFCL、液态金属限流器LMFCL、PTC限流器中的一种。更优的，所述功率半导体器件包括电力二极管、晶闸管、IGBT、IGCT中的一个或多个串并联组合。在一个实施例中，正常工作状态下，电流从所述主电流电路中流过，此时，所述转移电流电路中的第二电力电子器件、第二机械开关和晶闸管B1至B4均处于关断状态，所述转移电流电路中没有电流流过；当所述隔离注入式电流转移电路需要其转移电流时，通过测量所述主电流电路的电流幅值和变化率，确定所述转移电流电路中功率半导体器件或触发间隙以及主电流电路中的第一机械开关、第一功率半导体器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离注入式电流转移电路，其特征在于：所述电路包括主电流电路、转移电流电路和接入端口；所述主电流电路用于连续承载电流或者临时导通电流；所述转移电流电路用于承受从主电流电路转移过来的电流；所述接入端口用于和外部系统相连接。

【技术特征摘要】
1.一种隔离注入式电流转移电路，其特征在于：所述电路包括主电流电路、转移电流电路和接入端口；所述主电流电路用于连续承载电流或者临时导通电流；所述转移电流电路用于承受从主电流电路转移过来的电流；所述接入端口用于和外部系统相连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：优选的，所述主电流电路由第一机械开关、第一电力电子器件以及第一限流器中的一个或多个串联或者并联组成。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述转移电流电路包括：第一电路和第二电路；所述第一电路包括：副边电感器L1，第一电容器，由第二电容器、第二机械开关、第二电力电子器件、第二限流器、避雷器中的一个或多个串并联组合的第四电路A2；所述副边电感器L1、第一电容器和第四电路A2相串联；所述第二电路包括：预充电电容或电感组成的第三电路A3、晶闸管B1至B4和原边电感器L0；所述晶闸管B1至B4包括功率半导体器件或者触发间隙；所述晶闸管B1至B4相串联组成回路后与原边电感器L0相串联；所述晶闸管B1至B4和第三电路A3组成桥式电路；所述原边电感器和副边电感器组成互感器。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述第一电路与主电流电路并联，所述第二电路与第一电路之间选择绝缘或者不绝缘。5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述原边电感器L0和副边电感器L1为空心电感器或含磁芯的电感器，由一个或多个电感串联或并联组成。6.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于：所述第一机械开关和第二机械开关包括基于弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴翊，荣命哲，吴益飞，纽春萍，杨飞，胡杨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61