一种直流断路器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种直流断路器，属于高压直流输电技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，高压直流断路器的拓扑主要有正反向串联结构的IGBT模块和单级H桥结构的IGBT模块串联，外配置一个高压快速机械开关组成。由于直流断路器断开直流电流时，会在断路器两端产生很高的直流暂态电压，因此，直流断路器转移支路中需要串联很多IGBT模块，同时要求快速机械开关承受很高的关断电压，因此造成直流断路器的体积庞大，造价高昂，同时对快速机械开关的要求很高，设计难度极大。
[0003]现有技术中申请号为:201520250675.1名称为“一种直流断路器”中，断路器由换流支路和主电子开关支路组成，换流支路和主电子开关支路上均串联有若干个全桥MMC子模块或半桥MMC子模块或者半全桥混合模块，该断路器在关断后，电流可以迅速降至为零。但是，该结构中所需的MMC子模块元器件数量多，造价成本高，安装和拆卸过程繁琐。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种直流断路器，用以解决现有技术中MMC子模块数量多，安装繁琐的技术问题，本发明还提供了另外两种直流断路器。
[0005]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0006]—种直流断路器，该直流断路器包括:主通流支路、辅助电子开关支路和避雷器支路，主通流支路上串联有机械开关和换流单元;辅助电子开关支路上连接有断流单元;所述换流单元和断流单元均由一个全桥子模块构成;所述全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上、相同数量的全控型功率开关器件，换流单元中的全控型功率开关器件的数量少于断流单元中的全控型功率开关器件。
[0007]进一步的，所述的全桥换流器包括:第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、电容;其中，第一桥臂的一端和第二桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输入/输出端，第三桥臂的一端和第四桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输出/输入端；
[0008]电容的正极与第一桥臂的另一端和第三桥臂的另一端相连接，电容的负极与第二桥臂的另一端和第四桥臂的另一端相连接。
[0009]进一步的，所述的电容为一个或一个以上串联的电容，每个电容上并联有均压电阻。
[0010]本发明还提出了一种直流断路器，该直流断路器包括:主通流支路、辅助电子开关支路和避雷器支路，主通流支路上串联有机械开关和换流单元;辅助电子开关支路上连接有断流单元;所述换流单元由一个全桥子模块构成;所述全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上、相同数量的全控型功率开关器件;所述的断流单元中连接有全控型功率开关器件，换流单元中的全控型功率开关器件的数量少于断流单元中的全控型功率开关器件。
[0011]进一步的，所述的全桥换流器包括:第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、电容和电阻;其中，第一桥臂的一端和第二桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输入/输出端，第三桥臂的一端和第四桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输出/输入端；
[0012]电容的正极与第一桥臂的另一端和第三桥臂的另一端相连接，电容的负极与第二桥臂的另一端和第四桥臂的另一端相连接，电阻并联至电容上。
[0013]进一步的，所述的电容为一个或一个以上串联的电容，每个电容上并联有均压电阻。
[0014]本发明还提出了一种直流断路器，该直流断路器包括:主通流支路、辅助电子开关支路和避雷器支路，主通流支路上串联有机械开关和换流单元;辅助电子开关支路上连接有断流单元;其特征在于，所述断流单元由一个全桥子模块构成;所述全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上、相同数量的全控型功率开关器件;所述的换流单元中连接有全控型功率开关器件，换流单元中的全控型功率开关器件的数量少于断流单元中的全控型功率开关器件。
[0015]进一步的，所述的全桥换流器包括:第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、电容和电阻;其中，第一桥臂的一端和第二桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输入/输出端，第三桥臂的一端和第四桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输出/输入端；
[0016]电容的正极与第一桥臂的另一端和第三桥臂的另一端相连接，电容的负极与第二桥臂的另一端和第四桥臂的另一端相连接，电阻并联至电容上。
[0017]进一步的，所述的电容为一个或一个以上串联的电容，每个电容上并联有均压电阻。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]本发明提出了一种直流断路器，该直流断路器由主通流支路、辅助电子开关支路和避雷器支路组成，主通流支路上串联有机械开关和换流单元;辅助电子开关支路上连接有断流单元，换流单元和断流单元均由一个全桥子模块构成;全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上的全控型功率开关器件。本发明将现有技术中一条支路上的多个MMC子模块归纳到一个单元模块中，大大简化设计结构，节省母排资源，减少造价成本，而且便于拆卸和安装。同时保证了直流断路器具有完全阻断直流电压的能力，达到快速分段直流线路的目的。
[0020]本发明还提出了另外两种直流断路器，其中一种直流断路器和第一种直流断路器的区别在于，其换流单元由一个全桥子模块构成，全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上的全控型功率开关器件，而断流单元可以采用其他形式子模块的连接方式。另一中直流断路器和第一种直流断路器的区别在于，其断流单元一个全桥子模块构成，全桥子模块的每个桥臂上串联两个以上的全控型功率开关器件，而换流单元可以采用其他形式子模块的连接方式。该两种直流断路器起到的作用和达到的效果同第一种直流断路器，故不再赘述。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实例I中的直流断路器；[0022 ]图2是本发明实例中的全桥子模块；
[0023]图3是本发明实时中的多电容多电阻全桥子模块；
[0024]图4是本发明实例3中的直流断路器；
[0025]图5是本发明实例4中的直流断路器。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0027]一种直流断路器实施例1
[0028]如图1所示，所述直流断路器模块单元包括主通流支路、辅助电子开关支路和避雷器支路并联三条支路而成。
[0029]主通流支路上串联有快速机械开关和换流单元模块。辅助电子开关支路上连接有断流单元模块。
[0030]换流单元模块和断流单元模块均由全桥子模块构成。
[0031]如图2所示，其中，全桥子模块由第一桥臂Tl、第二桥臂T2、第三桥臂T3、第四桥臂T4、电容和电阻成;每个桥臂上都串联有两个以上的全控型功率开关器件(本实施例中采用IGBT)ο
[0032]第一桥臂的一端和第二桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输入/输出端，第三桥臂的一端和第四桥臂的一端相连接，其连接端作为全桥子模块的输出/输入端。
[0033]电容的正极与第一桥臂的另一端和第三桥臂的另一端相连接，电容的负极与第二桥臂的另一端和第四桥臂的另一端相连接，电阻并联至电容上。
[0034]换流单元中的全控型功率开关器件的数量少于断流单元中的控型功率开关器件的数量。例如图1中，换流单元模块和断流单元模块均采用全桥换流器，换流单元模块中的全桥换流器上的每个桥臂串联有2个IGBT，断流单元模块中的全桥换流器上的每个桥臂串联有4个IGBT。
[0035]所述的避雷器支路上串联有避雷器，避雷器的数量可以选取I个，也可以选取多个。本实施例中避雷器并联在主同流支路和辅助电子开关支路的两端，作为其他实施方式，避雷器也可以与相应的元件进行并联，也可以选择性的对需要保护的地方两端增加限压器件。
[0036]本实施例中，子模块中电容两端并联有均压电阻，电容和均压电阻的选取数量可以依据实际情况而定，例如图3中，采用两个电容串联的形式，每个电容并联对应的均压电阻。
[0037]基于上述直流断路器的结构，所述高压断路器的具体工作原理如下:
[0038]当主回路处于正常的工作状态时，闭合机械开关，电流从直流断路器模块主通流支路通过，此时辅助电子开关支路中无电流通过，具体为:
[0039]刚启动直流断路器模块时，快速机械开关处于断开，断流单元中的IGBT处于正向导通状态，电流从正向的第一 IGBT和反向的第二 IGBT中的续流二极管中共同流过，此时断流单元中的第一 IGBT和反向的第二 IGBT所在的两条支路处于并行状态。
[0040]然后，闭合机械开关，主通流流支路此时导通，由于换流单元中的IGBT数量较少，导致主通流支路上的导通压低于辅助电子开关支路上的导通压。
[0041]因此，电流迅速从辅助电子开关支路上转移到主通