一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法技术

技术编号：36128913 阅读：12 留言：0更新日期：2022-12-28 14:37

本发明专利技术涉及直流断路器技术，具体涉及一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法，直流断路器包括充电电路、主关断器件、耦合电感、关断触发通路以及能量耗散通路。充电电路包括第一、第二、第三电阻，主关断器件包括第一、第二主晶闸管，耦合电感包括第一、第二电感，触发通路包括第一、第二触发晶闸管与第二、第三电容；能量耗散通路包括第一电阻与第一二极管。自动关断保证在断路器近距离发生短路故障时，断路器快速动作，抑制故障电流的上升。该断路器在距离断路器较远处发生短路时，可控关断功能可以不受外部电路电感影响，在断路器内部可靠地关断故障电流。且具有双向导通功能，能及时切除断路器两端的故障。能及时切除断路器两端的故障。能及时切除断路器两端的故障。

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【技术实现步骤摘要】
一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法

[0001]本专利技术属于直流断路器
，特别涉及一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法。

技术介绍

[0002]随着新材料、半导体器件和柔性直流输配电技术的发展，直流断路器作为在规定时间内承载、切断直流运行支路正常电流以及各种故障电流的开关设备，是保障光伏储能、电动汽车及轨道交通等直流负载稳定性的最可靠保护方案之一，它可以使故障区域最小化，保证健康线路正常运行，未来电网对直流限流器这种快速保护设备需求极大。但目前IGBT与MOSFET的成本较大，且容量有限，并且具有高通态损耗，这极大的限制了直流断路器的发展与应用。因此，很多学者提出了基于晶闸管的直流断路器拓扑。
[0003]基于晶闸管的直流断路器可以分为两类：第一类是具有自动关断功能的断路器，主要包含Z源，T源及其衍生的断路器；第二类是具有可控关断功能的断路器，它们使用了触发晶闸管来关断主晶闸管。具有自动关断功能的断路器不需要电压缓冲电路，能无延迟地关断故障电流。然而，这类断路器的关断回路包含线路电感，当故障点距离断路器较远时，线路电感会抑制断路器的关断电流，导致其关断失败，影响故障电流的快速可靠关断。具有可控关断功能的断路器能更为可靠地关断远距离故障点，但其具有检测延时，无法满足迅速清理故障的要求。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种具有自动与可控关断能力的直流断路器及其使用方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动与可控关断能力的直流断路器，其特征在于，包括自动关断断路器回路与可控关断断路器回路，还包括充电电路和能量耗散通路以及电源（U
s
）；自动关断断路器回路包括第一主晶闸管（T
m1
）、第二主晶闸管（T
m2
）、第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三二极管（D3）和第四二极管（D4）；第一主晶闸管（T
m1
）的阴极依次与第一电感（L1）、第二电感（L2）和第二主晶闸管（T
m2
）的阴极串联，第三二极管（D3）与第一主晶闸管（T
m1
）反向并联；第四二极管（D4）与第二主晶闸管（T
m2
）反向并联；可控关断断路器回路包括第一触发晶闸管（T
t1
）、第二触发晶闸管（T
t2
）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）和第五电容（C5）；第一触发晶闸管（T
t1
）的阴极分别与第二电容（C2）的负极相连，阳极分别与第四二极管（D4）的阴极、第二主晶闸管（T
m2
）的阳极和第五电容（C5）的正极相连；第二触发晶闸管（T
t2
）的阴极分别与第三电容（C3）的负极相连，阳极分别与第三二极管（D3）的阴极、第一主晶闸管（T
m1
）的阳极和第四电容（C4）的正极相连；第二电容（C2）的正极与第三电容（C3）的正极相连后接入第一电感（L1）和第二电感（L2）之间；充电电路包括第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第二二极管（D2）和第一电容（C1）；第二电阻（R2）与第二二极管（D2）并联后一端连接于与第一电感（L1）和第二电感（L2）之间，另一端与第一电容（C1）正极连接；第三电阻（R3）的一端分别与第一触发晶闸管（T
t1
）的阴极和第二电容（C2）的负极相连，第四电阻（R4）的一端分别与第二触发晶闸管（T
t2
）的阴极和第三电容（C3）的负极相连；能量耗散通路包括第一电阻（R1）和第一二极管（D1）；第一电阻（R1）的一端与第一二极管（D1）的阳极相连，第一二极管（D1）的阴极与第一电容（C1）的正极相连，第一电容（C1）的负极与第一电阻（R1）的另一端、第三电阻（R3）的另一端、第四电阻（R4）的另一端以及第四电容（C4）的负极、第五电容（C5）的负极相连；第一电容（C1）的负极与电源（U
s
）的负极相连，正极与第二二极管（D2）的阳极相连；第四电容（C4）的正极与电源（U
s
）的正极相连，负极与电源（U
s
）的负极相连；第五电容（C5）的负极与电源（U
s
）的负极相连。2.根据权利要求1所述具有自动与可控关断能力的直流断路器，其特征在于，第一电感（L1）与第二电感（L2）的耦合比例L1：L2=1：1。3.根据权利要求1
‑
2任意一项所述具有自动与可控关断能力的直流断路器的使用方法，其特征在于，包括近距离故障直流关断器的关断过程和远距离故障直流断路器的关断过程，近距离故障直流关断器的关断采用自动关断，远距离故障直流关断器的关断采用可控关断；步骤如下：直流断路器启动时，电源（U
s
）通过第二电阻（R2）向第一电容（C1）充电，通过第三电阻（R3）向第二电容（C2）充电，通过第四电阻（R4）向第三电容（C3）充电；直流断路器的自动关断包括使用第一电感（L1）与第二电感（L2）作为电流传递机构；第一电感（L1）电压被电源（U
s
）与第一电容（C1）电压钳位为0，第二电感（L2）的电压也为0；当负载侧故障时，负载电压下降，驱动第一电容（C1）放电，第一电容（C1）的放电电流通过第二电感（L2）传递给第一电感（L1）或通过第一电感（L1）传递给第二电感（L2），进而关断第一主晶闸管（T
m1
）或第二主晶闸管（T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海宁，刘飞，刁晓光，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：

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