>[0033]当直流电路出现故障时，直流断路器换流过程如图7、8所示，首先触发主电子开关支路中全部MMC子模块的IGBT，然后关断换流支路中换流开关的IGBT。
[0034]换流支路上的电流Idl开始减小；主电子开关支路中的电流Id2通过全桥MMC子模块中IGBT、反并联二极管形成通路，Id2逐渐增加，MMC子模块中电容被旁路，电容上的电压为零。
[0035]换流支路上的电流减小到零后，将机械开关断开，此时故障电流全部从主电子开关支路中流过，换流支路和主电子开关支路完成换流过程，进入主电子开关支路关断过程。
[0036]断路器主电子开关支路关断过程，如图9、10中所示，当换流支路上的电流减小到零后，将机械开关断开，换流支路完成断开。
[0037]在机械开关恢复绝缘阻断能力之后，关断主电子开关支路中所有MMC子模块的IGBT，此时主电子开关电路中的电阻非常大。
[0038]主电子开关支路中的电流通过MMC子模块中IGBT的反并联二极管对电容进行充电，电容形成的电压成为阻碍二极管通态的反向电压。
[0039]MMC子模块中IGBT关断后，断路器上形成过电压，避雷器支路中电流上升，将能量吸收。
[0040]对主电子开关支路上的电流快速减小为零，并通过避雷器使被保护支路或元件的电压被限制在绝缘要求的完全范围，同时断路器关断过程中能量也由避雷器泄放掉。最终直流断路器完成直流电路的断开任务。
[0041]本实施例中，避雷器支路由一个避雷器构成，当然也可以使用多个避雷器进行限压。
[0042]此外，本实施例中避雷器是并联在换流支路和主电子开关支路的支路两端的，作为其他实施方式，也可以选择性的在需要保护的地方两端增加限压器件。
[0043]直流断路器的具体控制逻辑，如图5所示:
[0044]当故障发生后，首先触发主电子开关支路中所有子模块的IGBT，然后关断换流支路中换流开关的IGBT。两组开关的IGBT触发过程中存在一定的时延，如图5中的t0?tl。
[0045]换流开关在关断后，换流支路上的电流逐渐减小到零，拉开机械开关，如5图中所述的tl?t2。
[0046]机械开关拉开后需要留足动作时间，当换流支路彻底断开后，电流全部从换流支路转移到主电子开关支路上，开始关断主电子开关支路中所有子模块的IGBT，如图中的
t2 ?t30
[0047]断路器保护过程中断路器电流以及各支路电流，如图11所示，断路器在0.515ms时刻开始动作，主电子开关触发导通，然后换流开关关断，将开关过程按照200 μ S进行考虑O
[0048]在0.745s时刻，换流支路电流下降为零，换流支路和主电子开关支路换流过程结束。
[0049]在换流支路电流为零时，拉开机械开关，动作时间设定为2ms。
[0050]在机械开关真正断开后，关断主电子开关支路中全部子模块的IGBT。
[0051]在5.4ms时刻，断路器中的电流下降为零，直流断路器完成关断。断路器整个工作过程持续时间小于5ms。
[0052]以上数值是为了表述清楚，说设定的具体数值，但本方案并不限于上述具体数值，可以根据实际运行情况，对上述数值进行相应调整。
[0053]此外，作为其他实施方式，主电子开关支路也可以使用半桥MMC子模块构成，或者将若干全桥MMC子模块与若干半桥MMC子模块以设定个数、顺序进行级联而构成，其工作过程与控制方法同上述以全桥MMC子模块构成的主电子开关支路类似，这里不再赘述。
[0054]实施例2:
[0055]如图12所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的直流断路器不包括实施例I中的避雷器支路。
[0056]以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种直流断路器，包括换流支路和主电子开关支路，各支路并联连接，其特征在于，所述主电子开关支路由全桥型MMC子模块级联组成或者由半桥型MMC子模块级联组成或者由若干全桥型MMC子模块与若干半桥型MMC子模块按照设定个数、顺序级联组成。2.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述半桥MMC子模块由第一IGBT、第二 IGBT和电容组成，其中第一 IGBT的集电极与第二 IGBT的发射级连接，电容的负极与第一 IGBT的发射级连接，电容的正极与第二 IGBT的集电极连接，第一 IGBT的射级作为半桥MMC子模块的第一输出端，第二 IGBT的射级作为半桥MMC子模块的第二输出端。3.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述全桥MMC子模块由第一IGBT、第二 IGBT、第三IGBT、第四IGBT和电容组成，其中电容的正极与第一 IGBT的集电极和第三IGBT的集电极相连接，电容的负极与第二 IGBT的发射级和第四IGBT的发射级相连接，第一IGBT的发射级与第二 IGBT的集电极相连接，该连接端作为全桥MMC子模块的第一输出端，第三IGBT的发射级与第四IGBT的集电极相连接，该连接端作为全桥MMC子模块的第二输出端。4.根据权利要求1或2或3所述的直流断路器，其特征在于，所述直流断路器包括至少一个避雷器，所述避雷器并联在所述换流支路和主电子开关支路的对应支路或元件上。
【专利摘要】本实用新型涉及一种直流断路器，包括换流支路和主电子开关支路，各支路并联连接，其中主电子开关支路由全桥型MMC子模块级联或者半桥型MMC子模块级联或者全桥型MMC子模块与半桥型MMC子模块串联后级联组成。本方案的有益效果是在断路器关断过程中，通过在主电子开关支路设置全桥MMC子模块、半桥MMC子模块或全桥MMC和半桥MMC混合子模块，能够使在换流开关在关断后，电流能快速从换流支路转移到主电子开关支路，并且主电子开关支路中子模块的全控器件在关断后电流能迅速下降至零，保证了断路器的高速关断过程，同时，所用各MMC子模块结构简单，成本低，适合大规模生产。
【IPC分类】H02H3/00
【公开号】CN204681065
【申请号】CN201520250675
【发明人】吴金龙, 张军, 王先为
【申请人】许继电气股份有限公司, 西安许继电力电子技术有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月23日