本發(fā)明涉及雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲骷捌溟_斷方法，特別涉及通過改變觸發(fā)轉(zhuǎn)移支路的半控型功率半導(dǎo)體器件的時序，來實現(xiàn)關(guān)斷不同方向電流的功能的斷路器。

背景技術(shù)：

合式直流斷路器具有通流能力強、關(guān)斷速度快、通態(tài)損耗小等優(yōu)點，近年來一直是業(yè)界研究熱點。隨著直流供電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，新型的直流系統(tǒng)中，大多數(shù)負(fù)載具有負(fù)荷和電源雙重屬性的特點。這一特點造成直流電網(wǎng)中的電流和能量的流向具有不確定的特點。這一特點對直流斷路器提出了雙向分?jǐn)嗟囊?。工作于這種直流系統(tǒng)的直流斷路器，不像傳統(tǒng)的斷路器所工作的供電系統(tǒng)電流流向具有確定的特點。而現(xiàn)階段的混合式直流斷路器大多通過制造和短路電流相反的振蕩電流制造人工過零點，從而實現(xiàn)直流分段的目的。在這種應(yīng)用背景下，應(yīng)用于雙向直流供電系統(tǒng)的直流斷路器必須具備夠辨識電流流向，并且在斷路器分閘時根據(jù)電流流向做出對應(yīng)的分?jǐn)鄤幼鞯哪芰Α?/p>

在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的混合式斷路器及其控制方法。通過控制轉(zhuǎn)移電流電路的功率半導(dǎo)體器件按照一定時序?qū)?，可以有效限制斷路器兩端的過電壓上升速率，并且由于開斷過程中電容電流經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移，斷路器開斷完成后預(yù)充電電容上的電壓方向與動作前的預(yù)充電電壓方向一致，省去了電容c的充電過程，因此混合式斷路器具有雙向?qū)ê头謹(jǐn)喙δ堋．?dāng)轉(zhuǎn)移電流電路兩端的電壓達(dá)到過電壓限制電路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制電路導(dǎo)通，使得主電流電路兩端電壓被限制在一定范圍；控制系統(tǒng)監(jiān)測主電流電路和轉(zhuǎn)移電流電路中電路1的電流幅值和電流變化率，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果控制高速機械開關(guān)和轉(zhuǎn)移電流電路按照一定時序動作。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

本發(fā)明的一方面，一種雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲靼ㄖ麟娏骰芈?、電流轉(zhuǎn)移支路、過電壓限制支路、在線監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出線端c1和出線端c2，并且主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路以及過電壓限制支路并聯(lián)。

所述主電流回路由出線端c1、高速機械開關(guān)和出線端c2串聯(lián)組成。

所述電流轉(zhuǎn)移支路包括支路1、支路2和振蕩支路，其中，支路1由半控型功率半導(dǎo)體器件vd1和半控型功率半導(dǎo)體器件vd2正極串聯(lián)組成，支路2由半控型功率半導(dǎo)體器件vd3和半控型功率半導(dǎo)體器件vd4負(fù)極串聯(lián)組成，振蕩支路由預(yù)充壓的轉(zhuǎn)移電容c和振蕩電感l(wèi)1組成。

所述支路1兩端并聯(lián)在高速機械開關(guān)兩端，實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述支路1中半控型功率半導(dǎo)體器件vd1和vd2的正極相連接的一端和振蕩支路中振蕩電感l(wèi)1一側(cè)相連。

所述支路2兩端并聯(lián)在高速機械開關(guān)兩端，從而實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述振蕩支路的轉(zhuǎn)移電容c一側(cè)和支路2的半控型功率半導(dǎo)體vd3和vd4的正極相連接的一端相連接。

所述振蕩支路中的轉(zhuǎn)移電容c靠近與支路2連接處的電容極柱充負(fù)電，另一端充正電。

所有半控型功率半導(dǎo)體器件均為單向?qū)ǖ陌肟匦凸β拾雽?dǎo)體器件。

在線監(jiān)測系統(tǒng)包括用于測量系統(tǒng)電流狀態(tài)的電流傳感器d0、用于測量主電流回路的電流狀態(tài)電流傳感器d1、用于測量電流轉(zhuǎn)移支路的電流狀態(tài)的電流傳感器d2、用于測量過電壓限制電路的電流狀態(tài)電流傳感器d3、用于測量高速機械開關(guān)的斷口電壓的電壓傳感器vhss、用于測量轉(zhuǎn)移電容c兩端電壓狀態(tài)的電壓傳感器vc、用于測量高速機械開關(guān)的運動狀態(tài)的位移傳感器p和斷路器環(huán)境溫度傳感器t1。

所述控制系統(tǒng)包括信號調(diào)理電路、高速ad、處理器、人機交互界面和通信模塊，所述系統(tǒng)電流大小和流向、所述主電流回路的電流，電流轉(zhuǎn)移支路電路的電流、過電壓限制支路的電流、高速機械開關(guān)斷口電壓、轉(zhuǎn)移電容電壓幅值和/或高速機械開關(guān)位移的數(shù)值經(jīng)過信號調(diào)理電路和高速ad濾波放大處理后輸入處理器計算，所述處理器計算支路1或支路2的電流的幅值及變化率di/dt，控制系統(tǒng)基于計算結(jié)果進(jìn)行高速機械開關(guān)和半控型功率半導(dǎo)體器件控制，所述人機交互界面實時顯示所述斷路器狀態(tài)及計算結(jié)果，所述通信模塊向上級系統(tǒng)發(fā)送故障波形和接收上級控制系統(tǒng)的控制命令。

當(dāng)系統(tǒng)電流方向從c1到c2時，通過控制系統(tǒng)計算所述主電流回路的電流幅值和變化率以及所述電流轉(zhuǎn)移支路中電路1的電流幅值和變化率控制所述高速機械開關(guān)和電流轉(zhuǎn)移支路中的半控型功率半導(dǎo)體器件vd1至vd4動作，當(dāng)系統(tǒng)電流方向從c2到c1時，通過控制系統(tǒng)計算所述主電流回路的電流幅值和變化率以及所述電流轉(zhuǎn)移支路中電路2的電流幅值和變化率控制所述高速機械開關(guān)和電流轉(zhuǎn)移支路中的半控型功率半導(dǎo)體器件vd1至vd4動作。

系統(tǒng)正常通流狀態(tài)下，系統(tǒng)電流從所述主電流回路流過，轉(zhuǎn)移電容c上有一定的預(yù)充電壓，電流轉(zhuǎn)移支路所有的半控型功率半導(dǎo)體器件均未被觸發(fā)，電流轉(zhuǎn)移支路沒有電流，過電壓限制支路導(dǎo)通閾值比系統(tǒng)電壓低，過電壓限制支路沒有電流流過。

當(dāng)發(fā)生短路故障時或控制系統(tǒng)收到上級控制系統(tǒng)的分閘指令時，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，控制系統(tǒng)向高速機械開關(guān)發(fā)出分閘動作指令，高速機械開關(guān)開始動作，然后依照所述在線監(jiān)測系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)基于斷路器電流的流向以特定的時序觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體器件vd1-vd4，完成電流強制過零，實現(xiàn)開斷。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦?，所述半控型功率半?dǎo)體器件vd1、vd2、vd3和vd4為gto、晶閘管、igbt的任意一個或者多個的組合。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦?，所述高速機械開關(guān)為基于電磁斥力的高速機械開關(guān)、基于高速電機驅(qū)動的機械開關(guān)或基于爆炸驅(qū)動的高速機械開關(guān)。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦校鲞^電壓限制支路的設(shè)計參數(shù)包括電壓限制電路容量、導(dǎo)通電壓閾值、達(dá)到導(dǎo)通電壓時的電流、最高限位電壓以及處于最高限位電壓時的電流。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦?，所述過電壓限制支路在斷路器正常運行情況下處于截止?fàn)顟B(tài)，漏電流小于0.5μa；所述過電壓限制支路的導(dǎo)通電壓閾值為所述斷路器所處的系統(tǒng)電壓的1.75倍。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦?，所述過電壓限制支路包括線路型金屬氧化物避雷器、無間隙線路型金屬氧化物避雷器、全絕緣復(fù)合外套金屬氧化物避雷器或可卸式避雷器中的任意一個或多個的組合。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦校隹刂葡到y(tǒng)包括處理器，所述處理器為通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場可編程門陣列fpga。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲髦?，所述處理器包括存儲器，所述存儲器可以包括一個或多個只讀存儲器rom、隨機存取存儲器ram、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器eeprom。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸1流向c2時的開斷方法包括以下步驟：

在第一步驟中，系統(tǒng)電流從出線端c1流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c2流出。

在第二步驟中，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4，高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主回路流過。

在第三步驟中，由于振蕩支路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開。

在第四步驟中，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容c充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通，由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于電流轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

在第五步驟中，當(dāng)轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

本發(fā)明的又一方面，一種利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸2流向c1時的開斷方法包括以下步驟：

在第一步驟中，系統(tǒng)電流從出線端c2流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c1流出。

在第二步驟中，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3，高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主電流回路流過。

在第三步驟中，由于振蕩支路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開。

在第四步驟中，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容c充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通，由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

在第五步驟中，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行舉例說明。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選的具體實施方式中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在線監(jiān)測系統(tǒng)傳感器在斷路器內(nèi)部分布示意圖；

圖3(a)-圖3(e)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的斷路器電流從c1流向c2時單向工作的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)-圖4(e)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的斷路器電流從c2流向c1時單向工作的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯目刂葡到y(tǒng)框圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸1流向c2時的開斷方法的步驟示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸2流向c1時的開斷方法的步驟示意圖。

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，技術(shù)人員可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

圖1為本發(fā)明的一個實施例的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例將結(jié)合圖1進(jìn)行具體說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提供了一種雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鳎鰯嗦菲靼ㄖ麟娏骰芈?、電流轉(zhuǎn)移支路、過電壓限制支路、在線監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出線端c1和出線端c2，并且主電流回路、電流轉(zhuǎn)移支路以及過電壓限制支路并聯(lián)。

所述主電流回路由出線端c1、高速機械開關(guān)和出線端c2串聯(lián)組成。

所述電流轉(zhuǎn)移支路包括支路1、支路2和振蕩支路，其中，支路1由半控型功率半導(dǎo)體器件vd1和半控型功率半導(dǎo)體器件vd2正極串聯(lián)組成，支路2由半控型功率半導(dǎo)體器件vd3和半控型功率半導(dǎo)體器件vd4負(fù)極串聯(lián)組成，振蕩支路由預(yù)充壓的轉(zhuǎn)移電容c和振蕩電感l(wèi)1組成。

所述支路1兩端并聯(lián)在高速機械開關(guān)兩端，實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述支路1中半控型功率半導(dǎo)體器件vd1和vd2的正極相連接的一端和振蕩支路中振蕩電感l(wèi)1一側(cè)相連。

所述支路2兩端并聯(lián)在高速機械開關(guān)兩端，從而實現(xiàn)所述電流轉(zhuǎn)移支路和主電流回路的并聯(lián)，并且所述振蕩支路的轉(zhuǎn)移電容c一側(cè)和支路2的半控型功率半導(dǎo)體vd3和vd4的正極相連接的一端相連接。

所述振蕩支路中的轉(zhuǎn)移電容c靠近與支路2連接處的電容極柱充負(fù)電，另一端充正電。

所有半控型功率半導(dǎo)體器件均為單向?qū)ǖ陌肟匦凸β拾雽?dǎo)體器件。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在線監(jiān)測系統(tǒng)傳感器在斷路器內(nèi)部分布示意圖，參見圖2，在線監(jiān)測系統(tǒng)包括用于測量系統(tǒng)電流狀態(tài)的電流傳感器d0、用于測量主電流回路的電流狀態(tài)電流傳感器d1、用于測量電流轉(zhuǎn)移支路的電流狀態(tài)的電流傳感器d2、用于測量過電壓限制電路的電流狀態(tài)電流傳感器d3、用于測量高速機械開關(guān)的斷口電壓的電壓傳感器vhss、用于測量轉(zhuǎn)移電容c兩端電壓狀態(tài)的電壓傳感器vc、用于測量高速機械開關(guān)的運動狀態(tài)的位移傳感器p和斷路器環(huán)境溫度傳感器t1。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯目刂葡到y(tǒng)框圖。參見圖5，所述控制系統(tǒng)包括信號調(diào)理電路、高速ad、處理器、人機交互界面和通信模塊，所述系統(tǒng)電流大小和流向、所述主電流回路的電流，電流轉(zhuǎn)移支路電路的電流、過電壓限制支路的電流、高速機械開關(guān)斷口電壓、轉(zhuǎn)移電容電壓幅值和/或高速機械開關(guān)位移的數(shù)值經(jīng)過信號調(diào)理電路和高速ad濾波放大處理后輸入處理器計算，所述處理器計算支路1或支路2的電流的幅值及變化率di/dt，控制系統(tǒng)基于計算結(jié)果進(jìn)行高速機械開關(guān)和半控型功率半導(dǎo)體器件控制，所述人機交互界面實時顯示所述斷路器狀態(tài)及計算結(jié)果，所述通信模塊向上級系統(tǒng)發(fā)送故障波形和接收上級控制系統(tǒng)的控制命令。

當(dāng)系統(tǒng)電流方向從c1到c2時，通過控制系統(tǒng)計算所述主電流回路的電流幅值和變化率以及所述電流轉(zhuǎn)移支路中電路1的電流幅值和變化率控制所述高速機械開關(guān)和電流轉(zhuǎn)移支路中的半控型功率半導(dǎo)體器件vd1至vd4動作，當(dāng)系統(tǒng)電流方向從c2到c1時，通過控制系統(tǒng)計算所述主電流回路的電流幅值和變化率以及所述電流轉(zhuǎn)移支路中電路2的電流幅值和變化率控制所述高速機械開關(guān)和電流轉(zhuǎn)移支路中的半控型功率半導(dǎo)體器件vd1至vd4動作。

系統(tǒng)正常通流狀態(tài)下，系統(tǒng)電流從所述主電流回路流過，轉(zhuǎn)移電容c上有一定的預(yù)充電壓，電流轉(zhuǎn)移支路所有的半控型功率半導(dǎo)體器件均未被觸發(fā)，電流轉(zhuǎn)移支路沒有電流，過電壓限制支路導(dǎo)通閾值比系統(tǒng)電壓低，過電壓限制支路沒有電流流過。

當(dāng)發(fā)生短路故障時或控制系統(tǒng)收到上級控制系統(tǒng)的分閘指令時，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，控制系統(tǒng)向高速機械開關(guān)發(fā)出分閘動作指令，高速機械開關(guān)開始動作，然后依照所述在線監(jiān)測系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)基于斷路器電流的流向以特定的時序觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體器件vd1-vd4，完成電流強制過零，實現(xiàn)開斷。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述半控型功率半導(dǎo)體器件vd1、vd2、vd3和vd4為gto、晶閘管、igbt的任意一個或者多個的組合。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述高速機械開關(guān)為基于電磁斥力的高速機械開關(guān)、基于高速電機驅(qū)動的機械開關(guān)或基于爆炸驅(qū)動的高速機械開關(guān)。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述過電壓限制支路的設(shè)計參數(shù)包括電壓限制電路容量、導(dǎo)通電壓閾值、達(dá)到導(dǎo)通電壓時的電流、最高限位電壓以及處于最高限位電壓時的電流。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述過電壓限制支路在斷路器正常運行情況下處于截止?fàn)顟B(tài)，漏電流小于0.5μa；所述過電壓限制支路的導(dǎo)通電壓閾值為所述斷路器所處的系統(tǒng)電壓的1.75倍。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述過電壓限制支路包括線路型金屬氧化物避雷器、無間隙線路型金屬氧化物避雷器、全絕緣復(fù)合外套金屬氧化物避雷器或可卸式避雷器中的任意一個或多個的組合。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述控制系統(tǒng)包括處理器，所述處理器為通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路asic或現(xiàn)場可編程門陣列fpga。

在所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯膬?yōu)選實施例中，所述處理器包括存儲器，所述存儲器可以包括一個或多個只讀存儲器rom、隨機存取存儲器ram、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器eeprom。

圖3(a)-圖3(e)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的斷路器電流從c1流向c2時單向工作的一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(a)-圖4(e)是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的斷路器電流從c2流向c1時單向工作的一種結(jié)構(gòu)示意圖。下文將結(jié)合圖3、4說明當(dāng)電流流向分別為向右和向左時的開斷過程。

電流流向為右時開斷過程：

1、如圖3(a)所示正常同流狀態(tài)下，系統(tǒng)電流從出線端c1流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c2流出。

2、如圖3(b)所示,當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向向右觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4，高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主回路流過。

3、如圖3(c)所示，由于振蕩支路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開。

4、如圖3(d)所示，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通。由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

5、如圖3(e)所示，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

2.電流流向為左時開斷過程：

1、如圖4(a)所示正常同流狀態(tài)下，系統(tǒng)電流從出線端c2流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c1流出。

2、如圖4(b)所示,當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向向右觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3。高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主電流回路流過。

3、如圖4(c)所示，由于振蕩回路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開。

4、如圖4(d)所示，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通。由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

5、如圖4(e)所示，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

因此，綜上所述，本發(fā)明提出了斷路器的不同電流流向的開斷方法。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸1流向c2時的開斷方法的步驟示意圖，一種利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸1流向c2時的開斷方法包括以下步驟：

在第一步驟s1中，系統(tǒng)電流從出線端c1流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c2流出。

在第二步驟s2中，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4，高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主回路流過。

在第三步驟s3中，由于振蕩支路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開；

在第四步驟s4中，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容c充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通，由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于電流轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移。

在第五步驟s5中，當(dāng)轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd2和vd4過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸2流向c1時的開斷方法的步驟示意圖，一種利用所述的雙向分?jǐn)嗟幕旌鲜綌嗦菲鞯碾娏鲝腸2流向c1時的開斷方法包括以下步驟：

在第一步驟s1中，系統(tǒng)電流從出線端c2流入，經(jīng)過高速機械開關(guān)后從出線端c1流出；

在第二步驟s2中，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，通知控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出分閘指令，依照電流方向觸發(fā)半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3，高速機械開關(guān)開始打開，根據(jù)高速機械開關(guān)響應(yīng)特性，此時并未打開，電流仍從主電流回路流過；

在第三步驟s3中，由于振蕩支路向主電流回路注入反相高頻振蕩電流強迫主電流回路電流過零，高速機械開關(guān)由于電流過零熄弧，主電流回路完成打開；

在第四步驟s4中，主電流回路不斷向轉(zhuǎn)移電容c充電，當(dāng)斷路器兩端電壓超過過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值時，過電壓限制支路導(dǎo)通，由于過電壓限制支路的通態(tài)電阻遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)移支路的通態(tài)電阻，電流快速向過電壓限制支路轉(zhuǎn)移；

在第五步驟s5中，當(dāng)電流轉(zhuǎn)移支路電流過零時，半控型功率半導(dǎo)體vd1和vd3過零關(guān)斷，由于系統(tǒng)電壓小于過電壓限制支路的導(dǎo)通閾值，過電壓限制支路恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài)，開斷過程完成。

本發(fā)明通過控制轉(zhuǎn)移電流電路的功率半導(dǎo)體器件按照一定時序?qū)?，可以有效限制斷路器兩端的過電壓上升速率，并且由于開斷過程中電容電流經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移，斷路器開斷完成后預(yù)充電電容上的電壓方向與動作前的預(yù)充電電壓方向一致，省去了電容c的充電過程，因此混合式斷路器具有雙向?qū)ê头謹(jǐn)喙δ堋?/p>

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。