一種直流斷路器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種直流斷路器,屬于高壓直流輸電技術領域。
【背景技術】
[0002]目前,高壓直流斷路器的拓撲主要有正反向串聯(lián)結(jié)構的IGBT模塊和單級H橋結(jié)構的IGBT模塊串聯(lián),外配置一個高壓快速機械開關組成。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承受很高的關斷電壓,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的要求很高,設計難度極大。
[0003]現(xiàn)有技術中申請?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支路組成,換流支路和主電子開關支路上均串聯(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,該斷路器在關斷后,電流可以迅速降至為零。但是,該結(jié)構中所需的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)有技術的不足,提出了一種直流斷路器,用以解決現(xiàn)有技術中MMC子模塊數(shù)量多,安裝繁瑣的技術問題,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、輔助電子開關支路和避雷器支路,主通流支路上串聯(lián)有機械開關和換流單元;輔助電子開關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器件,換流單元中的全控型功率開關器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關器件。
[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、輔助電子開關支路和避雷器支路,主通流支路上串聯(lián)有機械開關和換流單元;輔助電子開關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器件;所述的斷流單元中連接有全控型功率開關器件,換流單元中的全控型功率開關器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關器件。
[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、輔助電子開關支路和避雷器支路,主通流支路上串聯(lián)有機械開關和換流單元;輔助電子開關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器件;所述的換流單元中連接有全控型功率開關器件,換流單元中的全控型功率開關器件的數(shù)量少于斷流單元中的全控型功率開關器件。
[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、輔助電子開關支路和避雷器支路組成,主通流支路上串聯(lián)有機械開關和換流單元;輔助電子開關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器件。本發(fā)明將現(xiàn)有技術中一條支路上的多個MMC子模塊歸納到一個單元模塊中,大大簡化設計結(jié)構,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)有快速機械開關和換流單元模塊。輔助電子開關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器件的數(shù)量少于斷流單元中的控型功率開關器件的數(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支路的兩端,作為其他實施方式,避雷器也可以與相應的元件進行并聯(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)對應的均壓電阻。
[0037]基于上述直流斷路器的結(jié)構,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,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,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支路上的導通壓。
[0041]因此,電流迅速從輔助電子開關支路上轉(zhuǎn)移到主通