基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置及其開斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置及其開斷方法，由全控型電力電子器件和半控型電力電子器件組成的換流開關(guān)可以強制關(guān)斷流過換流支路的小電流，在開斷裝置能夠開斷系統(tǒng)短路電流和大的負(fù)荷電流的基礎(chǔ)上，增加了開斷小的負(fù)荷電流的能力，實現(xiàn)了開斷裝置的全負(fù)荷開斷；在主斷口兩端并聯(lián)了上述兩套換流支路，可以分別開斷兩個方向的電流，實現(xiàn)了雙向直流開斷；由換流電容、充電電阻構(gòu)成兩個充電支路，可以通過母線分別給兩個換流電容充電，方便可靠；由半控型電力電子器件和電阻組成換流電容的放電支路，可以在開斷過程結(jié)束后快速對換流電容放電，保護負(fù)載和系統(tǒng)。
【專利說明】基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置及其開斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力行業(yè)中的直流開斷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置及其開斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與交流電流相比，直流電流由于沒有自然過零點而難以開斷?；谌斯み^零的直流開斷是通過人工產(chǎn)生電流零點使其開斷的方法，在主斷路器MCB兩端并聯(lián)一條由預(yù)充電的換流電容器C、換流電抗器L和換流開關(guān)S構(gòu)成的換流支路。開斷時，打開主斷路器，在其電極間形成電弧，此時閉合換流開關(guān)，則換流電容器通過換流電抗器和主斷路器電弧形成放電回路，產(chǎn)生反向振蕩電流i，并疊加在主斷路器電弧電流I上，使其電弧電流形成“人工過零點”而熄滅，主斷路器電弧熄滅后，電流轉(zhuǎn)移至換流支路，對換流電容反向充電，此時主斷口兩端電壓隨著換流電容電壓的變化而變化，如投入反向電流時刻系統(tǒng)電流較大則主斷口兩端電壓將會迅速升高至避雷器動作電壓，避雷器動作，吸收能量，最終完成系統(tǒng)電流開斷。
[0003]文獻《new type of DC vacuum circuit breaker for locomotives》中介紹了一種牽引系統(tǒng)中的直流開斷技術(shù)，換流回路投入反向電流時用機械開關(guān)進行控制，且只有一個方向的換流支路，不能解決雙向開斷問題。
[0004]文獻《TheBasic Investigation of the High-speed VCB and Its applicationfor the DC Power System》中介紹了一種牽引系統(tǒng)中的直流開斷技術(shù),用半控型電力電子器件做換流開關(guān)投入反向電流，當(dāng)開斷較小的負(fù)荷電流時，換流支路將流過緩慢衰減的小電流，由于半控型電力電子器件不能關(guān)斷流過其的小電流，所以在系統(tǒng)負(fù)荷電流較小時，文獻中介紹的技術(shù)不能成功開斷電路。
[0005]文獻《1500V船用新型直流斷路器的研究》中介紹了一種新型的單機構(gòu)同步操作的直流斷路器，其換流電容需預(yù)先充好1500V電壓，換流電容的充電方式比較繁瑣。
[0006]此外，現(xiàn)有技術(shù)中均未考慮換流電容的放電問題，在開斷負(fù)荷電流時，換流電容需要通過負(fù)載放電，放電時間較長，容易對負(fù)載造成破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置及其開斷方法。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0009]一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，該裝置包括主斷路器以及分別與主斷路器并聯(lián)的第一換流支路和第二換流支路，所述第一換流支路包括串聯(lián)的第一換流電容器、第一換流電抗器以及第一換流開關(guān)，第二換流支路包括串聯(lián)的第二換流電容器、第二換流電抗器以及第二換流開關(guān)，第一換流開關(guān)由并聯(lián)的第一全控型電力電子器件和第一半控型電力電子器件組成，第二換流開關(guān)由并聯(lián)的第二全控型電力電子器件和第二半控型電力電子器件組成。
[0010]所述第一換流支路與第二換流支路投入的反向電流方向相反。
[0011]所述裝置還包括第一充電支路和第二充電支路，第一充電支路包括第一充電電阻，第一充電電阻的一端接地，另一端接于第一換流電容器一側(cè)，第一換流電容器的另一側(cè)直接與母線連接，第二充電支路包括第二充電電阻，第二充電電阻的一端接地，另一端接于第二換流電容器一側(cè)，第二換流電容器的另一側(cè)直接與母線連接。
[0012]所述裝置還包括第一換流電容器放電支路和第二換流電容器放電支路，第一換流電容器放電支路包括第三半控型電力電子器件、第四半控型電力電子器件、第一電阻以及第二電阻，由第三半控型電力電子器件與第一電阻串聯(lián)而成的支路A以及由第四半控型電力電子器件與第二電阻串聯(lián)而成的支路B分別與第一換流電容器并聯(lián)，第二換流電容器放電支路包括第五半控型電力電子器件、第六半控型電力電子器件、第三電阻以及第四電阻，由第五半控型電力電子器件與第三電阻串聯(lián)而成的支路C以及由第六半控型電力電子器件與第四電阻串聯(lián)而成的支路D分別與第二換流電容器并聯(lián)。
[0013]所述裝置還包括與主斷路器并聯(lián)的避雷器。
[0014]所述裝置還包括中央控制單元，所述中央控制單元分別與主斷路器、第一全控型電力電子器件、第一半控型電力電子器件、第二全控型電力電子器件、第二半控型電力電子器件、第三半控型電力電子器件、第四半控型電力電子器件、第五半控型電力電子器件、第六半控型電力電子器件、設(shè)置于母線上的電流傳感器、用于檢測避雷器電流的傳感器以及用于檢測第一、第二換流支路電流的傳感器相連。
[0015]上述基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置的開斷方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:系統(tǒng)正常運行時，第一半控型電力電子器件、第二半控型電力電子器件、第一全控型電力電子器件以及第二全控型電力電子器件處于斷開狀態(tài)，第三半控型電力電子器件、第四半控型電力電子器件、第五半控型電力電子器件以及第六半控型電力電子器件處于斷開狀態(tài)，主斷路器閉合，系統(tǒng)給負(fù)載正常供電，同時通過第一充電電阻和第二充電電阻給第一換流電容器以及第二換流電容器充電；
[0017]步驟2:情況一:若系統(tǒng)發(fā)生短路，中央控制單元根據(jù)監(jiān)測的主斷路器電流大小和方向確認(rèn)短路發(fā)生后使主斷路器分閘，并根據(jù)主斷路器電流方向使第一半控型電力電子器件或第二半控型電力電子器件對應(yīng)導(dǎo)通，投入反向電流；或情況二:若開斷負(fù)荷電流，則中央控制單元根據(jù)主斷路器電流方向使第一全控型電力電子器件或第二全控型電力電子器件對應(yīng)導(dǎo)通，投入反向電流；前述兩種情況下投入反向電流后，當(dāng)主斷路器電弧電流過零時，換流過程結(jié)束，主斷路器斷開；
[0018]步驟3:主斷路器斷開后，系統(tǒng)電源與負(fù)載之間通過相應(yīng)的換流支路構(gòu)成新回路，電流完全轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的換流支路，此時有兩種情況:
[0019]情況①:若新回路處于欠阻尼狀態(tài)，則當(dāng)開斷短路電流時，在新回路電流振蕩過零時刻第一半控型電力電子器件或第二半控型電力電子器件自動關(guān)斷，完成整個開斷過程；當(dāng)開斷負(fù)荷電流情況下，在新回路電流振蕩過零后中央控制單元給第一全控型電力電子器件或第二全控型電力電子器件關(guān)斷信號，第一全控型電力電子器件或第二全控型電力電子器件可靠關(guān)斷，完成整個開斷過程；
[0020]情況②:若新回路處于過阻尼狀態(tài)，當(dāng)中央控制單元監(jiān)測到新回路電流小于預(yù)定值時，向第一全控型電力電子器件或第二全控型電力電子器件發(fā)出關(guān)斷信號使換流開關(guān)關(guān)斷，完成開斷過程；
[0021]步驟4:開斷過程完成后，中央控制單元給第三半控型電力電子器件和第四半控型電力電子器件導(dǎo)通信號，第一換流電容器放電，或者，開斷過程完成后，中央控制單元給第五半控型電力電子器件和第六半控型電力電子器件導(dǎo)通信號，第二換流電容器放電。
[0022]所述步驟3的情況①中，若主斷路器兩端電壓大于避雷器動作電壓，則避雷器導(dǎo)通，使新回路電流過零，當(dāng)避雷器電流降為零后，完成開斷過程。
[0023]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0024]I)采用兩套換流回路分別開斷兩個方向的電流，實現(xiàn)了雙向直流開斷，且控制方
便可靠。
[0025]2)在開斷較小的負(fù)荷電流時，換流過程后，電流完全轉(zhuǎn)移至換流支路，且在之后的過程中并聯(lián)在主斷口兩端的避雷器不動作，此時構(gòu)成的新回路處于過阻尼狀態(tài)，新回路流過的電流沒有過零點，現(xiàn)有的技術(shù)中采用的機械開關(guān)或者半控型電力電子器件不能開斷新回路，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)在開斷較小負(fù)荷電流時開斷失敗。本發(fā)明在開斷較小負(fù)荷電流時，采用全控型電力電子器件投入反向電流，在換流過程結(jié)束后且新回路電流降至設(shè)定值時給全控型電力電子器件關(guān)斷信號強制關(guān)斷新的電流回路，成功開斷流過新回路的電流，完成整個開斷過程。
[0026]3)直接通過系統(tǒng)母線向兩個換流回路中的換流電容器充電，可以保持換流電容電壓的穩(wěn)定，從而保證在開斷短路電流時需要的反向電流峰值，既滿足了雙向開斷的要求，也省去了附加的充電電路，同時增加了開斷裝置的可靠性。
[0027]4)通過在換流電容兩端并聯(lián)雙向可控的放電支路，實現(xiàn)了換流電容雙向快速放電的功能，在現(xiàn)有的技術(shù)中，開斷負(fù)荷電流時，沒有考慮換流電容的放電問題，換流電容將通過負(fù)載放電，而且放電時間較長，將對負(fù)載和系統(tǒng)產(chǎn)生損害，本發(fā)明在換流電容兩端并聯(lián)了雙向可控的放電支路，在整個開斷過程完成后，對換流電容快速放電，保護了直流系統(tǒng)和負(fù)載，同時便于換流電容下次充電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)有基于人工過零方法的直流開斷原理圖；
[0029]圖2是本發(fā)明所述裝置的原理圖；
[0030]圖3是本發(fā)明開斷短路電流時的仿真結(jié)果；
[0031]圖4是本發(fā)明開斷小的負(fù)荷電流時的仿真結(jié)果；
[0032]圖5是換流電容充電過程；
[0033]圖6是換流電容放電過程；
[0034]圖中:MCB表示主斷路器、MOV表示避雷器、I表示主斷路器電弧電流、i表示反向振蕩電流、S表示換流開關(guān)、L表示換流電抗器、C表示換流電容器、C1表示第一換流電容器、L1表不第一換流電抗器、I1表不第一全控型電力電子器件、T1表不第一半控型電力電子器件、R1表不第一充電電阻、S1+表不第三半控型電力電子器件、S1-表不第四半控型電力電子器件、Ri+表不第一電阻、R1-表不第二電阻、C2表不第二換流電容器、L2表不第二換流電抗器、I2表不第二全控型電力電子器件、T2表不第二半控型電力電子器件、R2表不第二充電電阻、S2+表示第五半控型電力電子器件、S2-表示第六半控型電力電子器件、R2+表示第三電阻、R2-表示第四電阻、I+、1-表示主斷路器電流，I+與1-方向相反。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0036]本發(fā)明為了解決小電流開斷以及雙向開斷問題，提出了一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷方法，同時該方法還解決了雙向直流開斷中換流電容器充電問題以及換流電容器放電問題。
[0037]本發(fā)明主要有四個關(guān)鍵點:
[0038]I)利用半控型和全控型電力電子器件并聯(lián)構(gòu)成換流開關(guān)，分別承擔(dān)短路電流和負(fù)荷電流的開斷任務(wù)；2)采用兩套換流回路，各自承擔(dān)某一方向的開斷任務(wù)；3)直接通過系統(tǒng)母線向兩個換流回路中的換流電容器充電；4)在換流電容兩端并聯(lián)雙向可控的放電支路。
[0039]本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
[0040]如圖2所示，本發(fā)明采用的直流開斷裝置由六部分構(gòu)成:
[0041]1.主斷路器MCB;
[0042]2.由第一全控型電力電子器件I1和第一半控型電力電子器件T1組成第一換流開關(guān)，由第一換流電容器C1、第一換流電抗器L1和第一換流開關(guān)構(gòu)成的第一換流支路；由第二全控型電力電子器件I2和第二半控型電力電子器件T2組成第二換流開關(guān)，由第二換流電容器C2、第二換流電抗器L2和第二換流開關(guān)構(gòu)成與第一換流支路反方向的第二換流支路；
[0043]3.由第一換流電容器C1、第一充電電阻R1構(gòu)成的第一充電支路，由第二換流電容器C2、第二充電電阻R2構(gòu)成的第二充電支路；第一充電電阻R1的一端接地，另一端接于第一換流電容器C1 一側(cè)，第一換流電容器C1的另一側(cè)直接與母線連接，第二充電電阻R2的一端接地，另一端接于第二換流電容器C2 —側(cè)，第二換流電容器C2的另一側(cè)直接與母線連接。
[0044]4.避雷器 MOV ；
[0045]5.由第三半控型電力電子器件SM第四半控型電力電子器件S1-)和第一電阻R1+(第二電阻R1-)組成的第一換流電容器放電支路，由第五半控型電力電子器件S2+ (第六半控型電力電子器件S2-)和第三電阻R2+ (第四電阻R2-)組成的第二換流電容器放電支路；由第三半控型電力電子器件S1+與第一電阻R1+串聯(lián)而成的支路A以及由第四半控型電力電子器件S1-與第二電阻R1-串聯(lián)而成的支路B分別與第一換流電容器C1并聯(lián)；由第五半控型電力電子器件S2+與第三電阻R2+串聯(lián)而成的支路C以及由第六半控型電力電子器件S2-與第四電阻R2-串聯(lián)而成的支路D分別與第二換流電容器C2并聯(lián)。
[0046]6.中央控制單元，中央控制單元與上述半控型、全控型電力電子器件以及電流傳感器相連。
[0047]中央控制單元可以采用例如MSP430微處理器，半控型電力電子器件可以采用例如晶閘管，全控型電力電子器件可以采用例如IGCT。
[0048]在實際情況中，電流流向可能是I+和1-兩個方向(見圖2)，整個開斷過程分為四個步驟:
[0049]步驟1:系統(tǒng)正常運行，第一半控型電力電子器件T1(第二半控型電力電子器件T2)和第一全控型電力電子器件I1 (第二全控型電力電子器件I2)處于斷開狀態(tài)，換流支路電流為O，第三半控型電力電子器件S1+ (第四半控型電力電子器件S2+)和第五半控型電力電子器件S1-(第六半控型電力電子器件S2-)處于斷開狀態(tài)，主斷路器MCB閉合，系統(tǒng)給負(fù)載正常供電，同時通過第一充電電阻R1和第二充電電阻R2分別給兩個換流電容器充電；
[0050]步驟2:若系統(tǒng)發(fā)生短路，中央控制單元根據(jù)所監(jiān)測的電流大小和方向確認(rèn)短路發(fā)生后使主斷路器分閘，當(dāng)電流為I+，使第一半控型電力電子器件T1導(dǎo)通，投入反向電流，當(dāng)電流為1-，使第二半控型電力電子器件T2導(dǎo)通，投入反向電流；若開斷的是負(fù)荷電流，中央控制單元根據(jù)接收到的分閘指令使主斷路器分閘，當(dāng)中央控制單元監(jiān)測電流為I+時，使第一全控型電力電子器件I1導(dǎo)通，投入反向電流，當(dāng)中央控制單元監(jiān)測電流為1-時，使第二全控型電力電子器件I2導(dǎo)通，投入反向電流。當(dāng)主斷路器電弧電流強迫過零時，換流過程結(jié)束，主斷路器斷開；
[0051]步驟3:主斷路器MCB斷開后，系統(tǒng)電源與負(fù)載之間通過相應(yīng)的換流支路構(gòu)成新的回路，電流完全轉(zhuǎn)移到換流支路，此時有兩種情況:
[0052]①當(dāng)新回路處于欠阻尼狀態(tài)，則當(dāng)開斷短路電流時，回路電流可以振蕩過零，則在過零時刻換流開關(guān)(第一半控型電力電子器件T1或第二半控型電力電子器件T2)自動關(guān)斷，完成整個開斷過程；當(dāng)開斷負(fù)荷電流情況下，在新回路電流振蕩過零后(流過換流開關(guān)的電流為O)中央控制單元給第一全控型電力電子器件I1或第二全控型電力電子器件I2關(guān)斷信號，全控型電力電子器件可靠關(guān)斷，完成整個開斷過程。若主斷口兩端電壓大于避雷器動作電壓，則避雷器導(dǎo)通，也可使換流回路電流過零，當(dāng)避雷器電流降為零后，完成開斷過程，實例如圖3所示。
[0053]②當(dāng)新回路處于過阻尼狀態(tài)，回路電流將不斷衰減(衰減速度與線路參數(shù)有關(guān))，當(dāng)中央控制單元監(jiān)測到新回路電流小于預(yù)定值時，中央控制單元向換流開關(guān)(此為第一全控型電力電子器件I1或第二全控型電力電子器件I2)發(fā)出關(guān)斷信號使換流開關(guān)關(guān)斷，完成開斷過程，實例如圖4所示。這種情況就是本發(fā)明所實現(xiàn)的負(fù)荷電流很小時的開斷方法。
[0054]步驟4:中央控制單元監(jiān)測流過換流開關(guān)和避雷器的電流均為O時，判斷開斷過程完成。然后，當(dāng)開斷裝置開斷電流為I+時，中央控制單元給第三半控型電力電子器件S1+和第四半控型電力電子器件S1-導(dǎo)通信號，第一換流電容器C1通過放電支路放電，或者，當(dāng)開斷裝置開斷電流為1-時，中央控制單元給第五半控型電力電子器件S2+和第六半控型電力電子器件S2-導(dǎo)通信號，第二換流電容器C2通過放電支路放電，實現(xiàn)換流電容器的快速放電，保護系統(tǒng)和負(fù)載。
[0055]參見圖3，直流開斷裝置開斷短路電流時，選擇換流開關(guān)中的半控型電力電子器件投入反向電流。
[0056]參見圖4，直流開斷裝置在開斷負(fù)荷電流時，選擇換流開關(guān)中的全控型電力電子器件投入反向電流，電流轉(zhuǎn)移至換流支路后，換流支路電流不能過零，則給全控型電力電子器件關(guān)斷信號強制關(guān)斷換流支路。
[0057]參見圖5，初始時刻換流電容電壓為0，經(jīng)過一定時間(可通過改變充電電阻阻值來調(diào)節(jié))，換流電容電壓接近母線電壓。[0058]參見圖6，開斷短路電流后，若沒有放電支路，則換流電容將通過短路點和放電電阻進行放電，如圖中實線所示放電速度緩慢，若換流電容兩端并聯(lián)放電支路，則開斷過程完成后，換流電容可通過放電支路放電，如圖中圓點線所示，放電速度較快。這主要是由于實際情況下，充電電阻比放電支路電阻大很多。
[0059]本發(fā)明中:
[0060]I)由全控型電力電子器件和半控型電力電子器件組成的換流開關(guān)可以強制關(guān)斷流過換流支路的小電流，在開斷裝置能夠開斷系統(tǒng)短路電流和大的負(fù)荷電流的基礎(chǔ)上，增加了開斷小的負(fù)荷電流的能力，實現(xiàn)了開斷裝置的全負(fù)荷開斷；2)在主斷口兩端并聯(lián)了上述兩套換流支路，可以分別開斷兩個方向的電流，實現(xiàn)了雙向直流開斷；3)由換流電容、充電電阻構(gòu)成兩個充電支路，可以通過母線分別給兩個換流電容充電，方便可靠；4)由半控型電力電子器件和電阻組成換流電容的放電支路，可以在開斷過程結(jié)束后快速對換流電容放電，保護負(fù)載和系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:該裝置包括主斷路器(MCB)以及分別與主斷路器(MCB)并聯(lián)的第一換流支路和第二換流支路，所述第一換流支路包括串聯(lián)的第一換流電容器(C1X第一換流電抗器(L1)以及第一換流開關(guān)，第二換流支路包括串聯(lián)的第二換流電容器(C2)、第二換流電抗器(L2)以及第二換流開關(guān)，第一換流開關(guān)由并聯(lián)的第一全控型電力電子器件(I1)和第一半控型電力電子器件(T1)組成，第二換流開關(guān)由并聯(lián)的第二全控型電力電子器件(I2)和第二半控型電力電子器件(T2)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:所述第一換流支路與第二換流支路投入的反向電流方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:所述裝置還包括第一充電支路和第二充電支路，第一充電支路包括第一充電電阻(R1),第一充電電阻(R1)的一端接地，另一端接于第一換流電容器(C1) 一側(cè),第一換流電容器(C1)的另一側(cè)直接與母線連接，第二充電支路包括第二充電電阻(R2),第二充電電阻(R2)的一端接地，另一端接于第二換流電容器(C2)—側(cè)，第二換流電容器(C2)的另一側(cè)直接與母線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:所述裝置還包括第一換流電容器放電支路和第二換流電容器放電支路，第一換流電容器放電支路包括第三半控型電力電子器件(S1+)'第四半控型電力電子器件(S1-X第一電阻(R1+)以及第二電阻(R1-),由第三半控型電力電子器件(S1+)與第一電阻(R1+)串聯(lián)而成的支路A以及由第四半控型電力電子器件(S1-)與第二電阻(R1-)串聯(lián)而成的支路B分別與第一換流電容器(C1)并聯(lián)，第二換流電容器放電支路包括第五半控型電力電子器件(S2+)、第六半控型電力電子器件(S2-)、第三電阻(R2+)以及第四電阻(R2-),由第五半控型電力電子器件(S2+)與第三 電阻(R2+)串聯(lián)而成的支路C以及由第六半控型電力電子器件(S2-)與第四電阻(R2-)串聯(lián)而成的支路D分別與第二換流電容器(C2)并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:所述裝置還包括與主斷路器(MCB)并聯(lián)的避雷器(MOV)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置，其特征在于:所述裝置還包括中央控制單元，所述中央控制單元分別與主斷路器(MCB)、第一全控型電力電子器件(I1X第一半控型電力電子器件(1\)、第二全控型電力電子器件(12)、第二半控型電力電子器件(T2)、第三半控型電力電子器件(S1+)'第四半控型電力電子器件(Sr)、第五半控型電力電子器件(S2+)以及第六半控型電力電子器件(S2-)相連。
7.—種如權(quán)利要求1所述基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置的開斷方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:系統(tǒng)正常運行時，第一半控型電力電子器件(!\)、第二半控型電力電子器件(Τ2)、第一全控型電力電子器件(I1)以及第二全控型電力電子器件(I2)處于斷開狀態(tài)，第三半控型電力電子器件(S1+)'第四半控型電力電子器件(S1-X第五半控型電力電子器件(S2+)以及第六半控型電力電子器件(S2-)處于斷開狀態(tài)，主斷路器(MCB)閉合，系統(tǒng)給負(fù)載正常供電，同時通過第一充電電阻(R1)和第二充電電阻(R2)給第一換流電容器(C1)以及第二換流電容器(C2)充電；步驟2:情況一:若系統(tǒng)發(fā)生短路，中央控制單元根據(jù)監(jiān)測的主斷路器電流大小和方向確認(rèn)短路發(fā)生后使主斷路器(MCB)分閘，并根據(jù)主斷路器電流方向使第一半控型電力電子器件(T1)或第二半控型電力電子器件(T2)對應(yīng)導(dǎo)通，投入反向電流；或情況二:若開斷負(fù)荷電流，則中央控制單元根據(jù)主斷路器電流方向使第一全控型電力電子器件(I1)或第二全控型電力電子器件(I2)對應(yīng)導(dǎo)通，投入反向電流；前述兩種情況下投入反向電流后，當(dāng)主斷路器(MCB)電弧電流過零時，換流過程結(jié)束，主斷路器(MCB)斷開； 步驟3:主斷路器(MCB)斷開后，系統(tǒng)電源與負(fù)載之間通過相應(yīng)的換流支路構(gòu)成新回路，電流完全轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的換流支路，此時有兩種情況: ①若新回路處于欠阻尼狀態(tài)，則當(dāng)開斷短路電流時，在新回路電流振蕩過零時刻第一半控型電力電子器件(T1)或第二半控型電力電子器件(T2)自動關(guān)斷，完成整個開斷過程；當(dāng)開斷負(fù)荷電流情況下，在新回路電流振蕩過零后中央控制單元給第一全控型電力電子器件(Ii)或第二全控型電力電子器件(I2)關(guān)斷信號，第一全控型電力電子器件(I1)或第二全控型電力電子器件(I2)可靠關(guān)斷，完成整個開斷過程； ②若新回路處于過阻尼狀態(tài)，當(dāng)中央控制單元監(jiān)測到新回路電流小于預(yù)定值時，向第一全控型電力電子器件(I1)或第二全控型電力電子器件(I2)發(fā)出關(guān)斷信號使換流開關(guān)關(guān)斷，完成開斷過程； 步驟4:開斷過程完成后，中央控制單元給第三半控型電力電子器件(S1+)和第四半控型電力電子器件(S1-)導(dǎo)通信號，第一換流電容器(C1)放電，或者，開斷過程完成后，中央控制單元給第五半控型電力電子器件(S2+)和第六半控型電力電子器件(S2-)導(dǎo)通信號，第二換流電容器(C2)放電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種基于人工過零技術(shù)的混合式雙向全負(fù)荷直流開斷裝置的開斷方法，其特征在于:所述步驟3的情況①中，若主斷路器(MCB)兩端電壓大于避雷器(MOV)動作電壓，則避雷器(MOV)導(dǎo)通，使新回路電流過零，當(dāng)避雷器(MOV)電流降為零后，完成開斷過程。
【文檔編號】H02H3/00GK103618281SQ201310549450
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】史宗謙, 張營奎, 宋曉川, 賈申利, 王立軍 申請人:西安交通大學(xué)