一種混合式全固態(tài)高壓直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種混合式全固態(tài)高壓直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]多端直流輸電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電，是一種靈活、快捷、經(jīng)濟(jì)的輸電方式。特別是基于電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(shù)的出現(xiàn)使得多端高壓直流電網(wǎng)的籌建發(fā)展成為可能，具有快速開斷直流故障電流和隔離故障功能的直流斷路器是實(shí)現(xiàn)多端高壓直流電網(wǎng)必不可少和至關(guān)重要的核心設(shè)備。
[0003]直流系統(tǒng)中短路故障發(fā)生后，短路電流上升非?？欤蟾邏褐绷鲾嗦菲髂芸焖匍_斷，并將高壓直流電網(wǎng)與故障線路隔離。目前成功應(yīng)用于高壓直流輸電系統(tǒng)中性母線開關(guān)的是直流轉(zhuǎn)換開關(guān)，詳見專利“一種高壓直流輸電用轉(zhuǎn)換開關(guān)電路結(jié)構(gòu)”，專利號:ZL200820029503.1，它可將系統(tǒng)正常運(yùn)行電流從一個(gè)電路轉(zhuǎn)換到另一電路，并利用電容器放電以制造過零點(diǎn)，最終在斷路器斷口形成過零點(diǎn)完成電流轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換時(shí)間較長，系統(tǒng)欠穩(wěn)定，不具備直接開斷短路故障電流的能力，并且對地絕緣水平不高，因此不適合安裝于高壓直流輸電系統(tǒng)極性母線上。
[0004]高壓直流斷路器仍然是多端高壓直流系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，限制著直流電網(wǎng)的發(fā)展。特別是受制于目前全控型功率器件的技術(shù)水平，其價(jià)格非常昂貴，很難應(yīng)用于實(shí)際工程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種混合式全固態(tài)高壓直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，解決直流電容和功率體則無法直接分離的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種混合式全固態(tài)高壓直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括依次串聯(lián)連接的全控型器件閥、半控型器件閥和電抗器，全控型器件閥和電抗器連接分別通過隔離開關(guān)連接直流斷路器的低壓端和高壓端，所述全控型器件閥和所述半控型器件閥并聯(lián)連接有避雷器。
[0008]所述的全控型器件閥包括兩組反向串聯(lián)的全控型器件單元，每個(gè)全控型器件單元由至少2個(gè)全控型器件串聯(lián)組成，所述的每個(gè)全控型器件并聯(lián)有緩沖電路；所述的半控型器件閥包括至少2組串聯(lián)的反并聯(lián)半控型器件，所述的半控型器件并聯(lián)有輔助電路。
[0009]所述的緩沖電路包括并聯(lián)連接的靜態(tài)均壓電路、動(dòng)態(tài)均壓電路和非線性電阻；所述的靜態(tài)均壓電路為直流電阻，所述動(dòng)態(tài)均壓電路包括并聯(lián)連接的第一緩沖電阻和緩沖二極管，緩沖電阻和緩沖二極管并聯(lián)后與第一緩沖電容串聯(lián)連接。
[0010]所述輔助電路包括并聯(lián)連接的靜態(tài)均壓電路、動(dòng)態(tài)均壓電路和監(jiān)控單元；所述的靜態(tài)均壓電路為直流分級電阻，所述的動(dòng)態(tài)均壓電路包括串聯(lián)連接的第二緩沖電阻和第二緩沖電容。[0011 ] 所述全控型器件閥中，每組全控型器件單元的串聯(lián)全控型器件發(fā)射極或集電極與另一組全控型器件單元的串聯(lián)全控型器件發(fā)射極或集電極相連接；兩組反向串聯(lián)的全控型器件單元一端通過隔離開關(guān)連接于斷路器的低壓端，另一端與半控型器件閥相連接；所述半控型器件閥、電抗器相互串聯(lián)后通過隔離開關(guān)接于斷路器的高壓端。
[0012]本發(fā)明利用了半控型器件容量大、耐壓高、損耗小等特點(diǎn)；采用多個(gè)半控型器件串聯(lián)，同時(shí)再串聯(lián)少量全控型器件作為直流斷路器，具有速度快、體積小及模塊化設(shè)計(jì)易于成套等特點(diǎn)；充分利用全控型器件和半控型器件的串聯(lián)特點(diǎn)，以及直流開斷過程中的特性，通過適當(dāng)?shù)目刂撇呗钥蓪?shí)現(xiàn)高電壓、大電流的開斷，滿足開通關(guān)斷過程中的不同要求，其開斷時(shí)間接近于純?nèi)匦凸β势骷闹绷鲾嗦菲?，適用于速動(dòng)性要求高的場合。且該斷路器具有開斷時(shí)間短、造價(jià)低、損耗小、無弧、無光、無聲響等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明還有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]a.該直流斷路器拓?fù)溟_斷更為迅速，能夠?qū)崿F(xiàn)零電弧開斷；
[0015]b.整個(gè)換流拓?fù)浯罅坎捎贸Ｒ?guī)半控型器件器件，制造難度相對較小，可靠性高；
[0016]c.該直流斷路器能夠?qū)⒍搪冯娏骺刂圃谳^低的水平，從而保護(hù)系統(tǒng)安全性；
[0017]d.更容易與高壓直流輸電系統(tǒng)結(jié)合，適宜于一體化設(shè)計(jì)；
[0018]e.直流斷路器導(dǎo)通時(shí)采用半控型器件代替全控型器件，其系統(tǒng)正常運(yùn)行損耗能夠降至更低；
[0019]f.具有多自由度優(yōu)化設(shè)計(jì)的可能，所述半控型器件閥與所述全控型器件閥有不同成本的配置方法，根據(jù)實(shí)際工況要求靈活配置。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的電路原理圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的接通開斷過程波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0023]本發(fā)明的混合式新型全固態(tài)高壓直流斷路器，用于關(guān)合在高壓直流系統(tǒng)6中的額定電流和故障電流。
[0024]如圖1所示，所述混合式新型全固態(tài)高壓直流斷路器包括:全控型器件閥1、半控型器件閥2、電抗器4和隔離開關(guān)51、52串聯(lián)連接，以及與所述全控型器件閥和所述半控型器件閥并聯(lián)連接的避雷器31、32。其中，所述全控型器件閥包括2組反向串聯(lián)的全控型器件單元11，每個(gè)全控型器件單元至少由2個(gè)全控型器件串聯(lián)組成，以及與所述全控型器件并聯(lián)的緩沖電路12，所述緩沖電路用于全控型器件在開通和關(guān)斷過程中均衡其兩端電壓；所述半控型器件閥包括至少2組串聯(lián)的反并聯(lián)半控型器件單元21，以及與所述半控型器件單元并聯(lián)的輔助電路22，所述輔助電路用于半控型器件兩端電壓的均衡和器件狀態(tài)的監(jiān)測。
[0025]全控型器件閥I中每組全控型器件單元的串聯(lián)全控型器件的發(fā)射極或集電極與另一組全控型器件單元的串聯(lián)全控型器件的發(fā)射極或集電極相連接，兩組反向串聯(lián)的全控型器件單元11 一端通過隔離開關(guān)51連接于斷路器的低壓端62，另一端與半控型器件閥2相連接。半控型器件閥2、電抗器4相互串聯(lián)連接，最終通過隔離開關(guān)52接于混合式新型全固態(tài)高壓直流斷路器的高壓端61。
[0026]所述全控型器件閥的每個(gè)緩沖電路12都包含三部分:靜態(tài)均壓電路、動(dòng)態(tài)均壓電路、和非線性電阻125。所述靜態(tài)均壓電路包括直流電阻121，所述動(dòng)態(tài)均壓電路包括第一緩沖電阻122、第一緩沖電容123和緩沖二極管124。緩沖電路可有效解決全控型器件的串聯(lián)均壓問題。
[0027]所述半控型器件閥的每個(gè)輔助電路22包含三部分:靜態(tài)均壓電路、動(dòng)態(tài)均壓電路和監(jiān)控單元224。所述靜態(tài)均壓電路包括直流分級電阻221，所述動(dòng)態(tài)均壓電路包括第二緩沖電阻222、第二緩沖電容223。輔助電路可有效解決半控型器件的串聯(lián)均壓問題。
[0028]所述全控型器件閥I由2組全控型器件單元反向串聯(lián)組成，所述半控型器件閥2至少由2個(gè)反并聯(lián)半控型器件單元串聯(lián)組成，這