一種直流斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種直流斷路器，屬于高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓直流斷路器的拓撲主要有正反向串聯(lián)結(jié)構(gòu)的IGBT模塊和單級H橋結(jié)構(gòu)的IGBT模塊串聯(lián)，外配置一個高壓快速機械開關(guān)組成。由于直流斷路器斷開直流電流時，會在斷路器兩端產(chǎn)生很高的直流暫態(tài)電壓，因此，直流斷路器轉(zhuǎn)移支路中需要串聯(lián)很多IGBT模塊，同時要求快速機械開關(guān)承受很高的關(guān)斷電壓，因此造成直流斷路器的體積龐大，造價高昂，同時對快速機械開關(guān)的要求很高，設(shè)計難度極大。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中申請?zhí)枮?201520250675.1名稱為“一種直流斷路器”中，斷路器由換流支路和主電子開關(guān)支路組成，換流支路和主電子開關(guān)支路上均串聯(lián)有若干個全橋MMC子模塊或半橋MMC子模塊或者半全橋混合模塊，該斷路器在關(guān)斷后，電流可以迅速降至為零。但是，該結(jié)構(gòu)中所需的MMC子模塊元器件數(shù)量多，造價成本高，安裝和拆卸過程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種直流斷路器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中MMC子模塊數(shù)量多，安裝繁瑣的技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了另外兩種直流斷路器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]—種直流斷路器，該直流斷路器包括:主通流支路、輔助電子開關(guān)支路和避雷器支路，主通流支路上串聯(lián)有機械開關(guān)和換流單元;輔助電子開關(guān)支路上連接有斷流單元;所述換流單元和斷流單元均由一個全橋子模塊構(gòu)成;所述全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上、相同數(shù)量的全控型功率開關(guān)器件，換流單元中的全控型功率開關(guān)器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關(guān)器件。
[0007]進一步的，所述的全橋換流器包括:第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂、電容;其中，第一橋臂的一端和第二橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸入/輸出端，第三橋臂的一端和第四橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸出/輸入端；
[0008]電容的正極與第一橋臂的另一端和第三橋臂的另一端相連接，電容的負極與第二橋臂的另一端和第四橋臂的另一端相連接。
[0009]進一步的，所述的電容為一個或一個以上串聯(lián)的電容，每個電容上并聯(lián)有均壓電阻。
[0010]本發(fā)明還提出了一種直流斷路器，該直流斷路器包括:主通流支路、輔助電子開關(guān)支路和避雷器支路，主通流支路上串聯(lián)有機械開關(guān)和換流單元;輔助電子開關(guān)支路上連接有斷流單元;所述換流單元由一個全橋子模塊構(gòu)成;所述全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上、相同數(shù)量的全控型功率開關(guān)器件;所述的斷流單元中連接有全控型功率開關(guān)器件，換流單元中的全控型功率開關(guān)器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關(guān)器件。
[0011]進一步的，所述的全橋換流器包括:第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂、電容和電阻;其中，第一橋臂的一端和第二橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸入/輸出端，第三橋臂的一端和第四橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸出/輸入端；
[0012]電容的正極與第一橋臂的另一端和第三橋臂的另一端相連接，電容的負極與第二橋臂的另一端和第四橋臂的另一端相連接，電阻并聯(lián)至電容上。
[0013]進一步的，所述的電容為一個或一個以上串聯(lián)的電容，每個電容上并聯(lián)有均壓電阻。
[0014]本發(fā)明還提出了一種直流斷路器，該直流斷路器包括:主通流支路、輔助電子開關(guān)支路和避雷器支路，主通流支路上串聯(lián)有機械開關(guān)和換流單元;輔助電子開關(guān)支路上連接有斷流單元;其特征在于，所述斷流單元由一個全橋子模塊構(gòu)成;所述全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上、相同數(shù)量的全控型功率開關(guān)器件;所述的換流單元中連接有全控型功率開關(guān)器件，換流單元中的全控型功率開關(guān)器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關(guān)器件。
[0015]進一步的，所述的全橋換流器包括:第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂、電容和電阻;其中，第一橋臂的一端和第二橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸入/輸出端，第三橋臂的一端和第四橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸出/輸入端；
[0016]電容的正極與第一橋臂的另一端和第三橋臂的另一端相連接，電容的負極與第二橋臂的另一端和第四橋臂的另一端相連接，電阻并聯(lián)至電容上。
[0017]進一步的，所述的電容為一個或一個以上串聯(lián)的電容，每個電容上并聯(lián)有均壓電阻。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]本發(fā)明提出了一種直流斷路器，該直流斷路器由主通流支路、輔助電子開關(guān)支路和避雷器支路組成，主通流支路上串聯(lián)有機械開關(guān)和換流單元;輔助電子開關(guān)支路上連接有斷流單元，換流單元和斷流單元均由一個全橋子模塊構(gòu)成;全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上的全控型功率開關(guān)器件。本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中一條支路上的多個MMC子模塊歸納到一個單元模塊中，大大簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，節(jié)省母排資源，減少造價成本，而且便于拆卸和安裝。同時保證了直流斷路器具有完全阻斷直流電壓的能力，達到快速分段直流線路的目的。
[0020]本發(fā)明還提出了另外兩種直流斷路器，其中一種直流斷路器和第一種直流斷路器的區(qū)別在于，其換流單元由一個全橋子模塊構(gòu)成，全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上的全控型功率開關(guān)器件，而斷流單元可以采用其他形式子模塊的連接方式。另一中直流斷路器和第一種直流斷路器的區(qū)別在于，其斷流單元一個全橋子模塊構(gòu)成，全橋子模塊的每個橋臂上串聯(lián)兩個以上的全控型功率開關(guān)器件，而換流單元可以采用其他形式子模塊的連接方式。該兩種直流斷路器起到的作用和達到的效果同第一種直流斷路器，故不再贅述。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實例I中的直流斷路器；[0022 ]圖2是本發(fā)明實例中的全橋子模塊；
[0023]圖3是本發(fā)明實時中的多電容多電阻全橋子模塊；
[0024]圖4是本發(fā)明實例3中的直流斷路器；
[0025]圖5是本發(fā)明實例4中的直流斷路器。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0027]一種直流斷路器實施例1
[0028]如圖1所示，所述直流斷路器模塊單元包括主通流支路、輔助電子開關(guān)支路和避雷器支路并聯(lián)三條支路而成。
[0029]主通流支路上串聯(lián)有快速機械開關(guān)和換流單元模塊。輔助電子開關(guān)支路上連接有斷流單元模塊。
[0030]換流單元模塊和斷流單元模塊均由全橋子模塊構(gòu)成。
[0031]如圖2所示，其中，全橋子模塊由第一橋臂Tl、第二橋臂T2、第三橋臂T3、第四橋臂T4、電容和電阻成;每個橋臂上都串聯(lián)有兩個以上的全控型功率開關(guān)器件(本實施例中采用IGBT)ο
[0032]第一橋臂的一端和第二橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸入/輸出端，第三橋臂的一端和第四橋臂的一端相連接，其連接端作為全橋子模塊的輸出/輸入端。
[0033]電容的正極與第一橋臂的另一端和第三橋臂的另一端相連接，電容的負極與第二橋臂的另一端和第四橋臂的另一端相連接，電阻并聯(lián)至電容上。
[0034]換流單元中的全控型功率開關(guān)器件的數(shù)量少于斷流單元中的控型功率開關(guān)器件的數(shù)量。例如圖1中，換流單元模塊和斷流單元模塊均采用全橋換流器，換流單元模塊中的全橋換流器上的每個橋臂串聯(lián)有2個IGBT，斷流單元模塊中的全橋換流器上的每個橋臂串聯(lián)有4個IGBT。
[0035]所述的避雷器支路上串聯(lián)有避雷器，避雷器的數(shù)量可以選取I個，也可以選取多個。本實施例中避雷器并聯(lián)在主同流支路和輔助電子開關(guān)支路的兩端，作為其他實施方式，避雷器也可以與相應(yīng)的元件進行并聯(lián)，也可以選擇性的對需要保護的地方兩端增加限壓器件。
[0036]本實施例中，子模塊中電容兩端并聯(lián)有均壓電阻，電容和均壓電阻的選取數(shù)量可以依據(jù)實際情況而定，例如圖3中，采用兩個電容串聯(lián)的形式，每個電容并聯(lián)對應(yīng)的均壓電阻。
[0037]基于上述直流斷路器的結(jié)構(gòu)，所述高壓斷路器的具體工作原理如下:
[0038]當主回路處于正常的工作狀態(tài)時，閉合機械開關(guān)，電流從直流斷路器模塊主通流支路通過，此時輔助電子開關(guān)支路中無電流通過，具體為:
[0039]剛啟動直流斷路器模塊時，快速機械開關(guān)處于斷開，斷流單元中的IGBT處于正向?qū)顟B(tài)，電流從正向的第一 IGBT和反向的第二 IGBT中的續(xù)流二極管中共同流過，此時斷流單元中的第一 IGBT和反向的第二 IGBT所在的兩條支路處于并行狀態(tài)。
[0040]然后，閉合機械開關(guān)，主通流流支路此時導通，由于換流單元中的IGBT數(shù)量較少，導致主通流支路上的導通壓低于輔助電子開關(guān)支路上的導通壓。
[0041]因此，電流迅速從輔助電子開關(guān)支路上轉(zhuǎn)移到主通