【摘要】：針對(duì)高壓直流電路存在開(kāi)斷困難的問(wèn)題,提出了一種無(wú)弧直流斷路器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用三階段的電流轉(zhuǎn)移方案,解決了基于傳統(tǒng)強(qiáng)迫關(guān)斷原理的混合型斷路器開(kāi)斷時(shí),高速機(jī)械開(kāi)關(guān)在打開(kāi)瞬間有較大的反向恢復(fù)電壓,需要給預(yù)充電電容另加充電電源的問(wèn)題。通過(guò)等效數(shù)學(xué)模型對(duì)工作階段的臨界時(shí)刻進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算以及對(duì)其推導(dǎo)的正確性進(jìn)行仿真分析。分析結(jié)果表明,采用所提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不但可以使機(jī)械開(kāi)關(guān)無(wú)弧分?jǐn)?而且分?jǐn)嗨俣容^快。
【圖文】：

能夠自身給預(yù)充電電容充電，不需要另加充電電源［14］，但基于強(qiáng)迫關(guān)斷原理的混合型斷路器在高速機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)瞬間仍會(huì)產(chǎn)生較大的反向恢復(fù)電壓，該電壓值達(dá)到一定等級(jí)便會(huì)擊穿觸頭兩端，產(chǎn)生二次電唬基于上述分析，本文針對(duì)傳統(tǒng)強(qiáng)迫換流混合型直流斷路器需要給預(yù)充電電容另加充電電源、高速機(jī)械開(kāi)關(guān)在打開(kāi)瞬間存在較大的反向恢復(fù)電壓的問(wèn)題，提出一種三階段電流轉(zhuǎn)移混合型無(wú)弧直流斷路器，通過(guò)兩次強(qiáng)迫換流和一次自然換流實(shí)現(xiàn)機(jī)械開(kāi)關(guān)的無(wú)弧打開(kāi)，有效提高斷路器的分?jǐn)嗨俣取?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1為三階段電流轉(zhuǎn)移混合型無(wú)弧直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主支路由高速機(jī)械開(kāi)關(guān)Q和二極管VD2構(gòu)成;電流轉(zhuǎn)移支路由晶閘管VT1、VT2、VT3、VD0，電容C，電感L1、L2以及反并聯(lián)二極管VD1構(gòu)成;能量吸收支路由避雷器MOV組成;預(yù)充電電容的電能補(bǔ)充電路由電感L3和晶閘管VT4組成;US為高壓直流電源，LS為系統(tǒng)等效電感，ＲS為等效電阻。圖1無(wú)弧直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1Topologyofthearc-lessDCcircuitbreaker1.2工作原理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，高速機(jī)械開(kāi)關(guān)Q閉合，電源通過(guò)開(kāi)關(guān)Q向負(fù)載供電。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，短路電流快速上升。當(dāng)短路電流值達(dá)到斷路器的動(dòng)作閾值時(shí)，，斷路器開(kāi)始動(dòng)作，觸發(fā)晶閘管VT1、VT2導(dǎo)通，預(yù)充電電容C開(kāi)始反向放電。當(dāng)電容C反向注入電流等于系統(tǒng)短路故障電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)高速機(jī)械開(kāi)關(guān)無(wú)弧打開(kāi)，并在打開(kāi)以后機(jī)械開(kāi)關(guān)兩端電壓保持為0V。一段時(shí)間后，電容C放電結(jié)束，開(kāi)始反向充電。當(dāng)電容C反向電壓達(dá)到最大值時(shí)，觸發(fā)晶閘管VT3導(dǎo)通，電容C反向放電。等到電容C反向放電結(jié)束，電源和電路中的儲(chǔ)能元件給電容C正向充電;當(dāng)電容C正向充電的電壓達(dá)到

第32卷第11期張國(guó)軍等三階段電流轉(zhuǎn)移混合型無(wú)弧直流斷路器圖2各階段的工作狀態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.2TopologydiagramofthevariousstagesofworkstatusuC_2=UCcost'1L2i酑(5)當(dāng)t=t2時(shí)，電容C反向注入電流與系統(tǒng)故障電流相等，iQ下降為0A，即USＲS1－e－t2ＲS/L()S=UCi酑Li

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