混合式软关断限流断路器的换流装置.pdf

混合式软关断限流断路器的换流装置涉及一种断路器用混合式软关断限流断路器的换流装置，由二极管桥式电路及绝缘栅双极晶体管T1组成，绝缘栅双极晶体管的集电极端与二极管桥式电路D1与D2的共阴极端连接，绝缘栅双极晶体管的发射极端与二极管桥式电路D3与D4的共阳极端连接，其特征在于在二极管桥式电路D1和D2的共阴极端与D3和D4的共阳极端之间跨接缓冲电路1，缓冲电路由二极管D11、电阻R11及电容C11构成，二极管及电阻并联连接后与电容串联连接，在缓冲电路的电容的两端并联连接吸收电路2和复位电路3。

1、  一种断路器用混合式软关断限流断路器的换流装置，由二极管桥式电路及绝缘栅双极晶体管(T1)组成，绝缘栅双极晶体管(T1)的集电极端与二极管桥式电路D1与D2的共阴极端连接，绝缘栅双极晶体管(T1)的发射极端与二极管桥式电路D3与D4的共阳极端连接，其特征在于在二极管桥式电路D1和D2的共阴极端与D3和D4的共阳极端之间跨接缓冲电路(1)，缓冲电路(1)由二极管(D11)、电阻(R11)及电容(C11)构成，二极管(D11)及电阻(R11)并联连接后与电容(C11)串联连接，在缓冲电路(1)的电容(C11)的两端并联连接吸收电路(2)和复位电路(3)。

2、  根据权利要求1所述的混合式软关断限流断路器的换流装置，其特征在于吸收电路(2)为压敏电阻。

3、  根据权利要求2或3所述的混合式软关断限流断路器的换流装置，其特征在于复位电路(3)由绝缘栅双极晶体管(T2)与放电电阻(R31)组成，绝缘栅双极晶体管(T1)的发射极端与放电电阻(R31)的一端连接，绝缘栅双极晶体管(T1)的集电极端与缓冲电路(1)电容(C11)的一端连接，放电电阻(R31)的另一端与缓冲电路(1)电容(C11)的另一端连接。

混合式软关断限流断路器的换流装置
                                技术领域
本发明属于电力输配电装置，尤其涉及一种断路器用混合式软关断限流断路器的换流装置。
                                背景技术
随着电力系统规模的扩大以及用电设备的增多，用户对电力质量提出了更高的要求。而目前交流输电中大量采用的机械式断路器，如油断路器、空气断路器等，尽管它的优点很明显，导通稳定、带负载能力强。但它的缺点随着对电能质量要求的提高也越来越突出，因不能提供实时、灵活、连续和快速的服务动作，易使事故扩大，破坏系统稳定性，难以满足急剧增大的断流容量的要求：在断开负载时往往有电弧产生，触头易烧损，开断时间长，难以满足一些电力用户对故障电流开断的速动性要求，有必要研究可以大幅度提高断路器开断速度的技术；在运行过程中有噪声，机械电气寿命受到限制等。因此，运用现代电力电子技术设计、研制和改造新型断路器成为当前断路器发展的目标。国外学者目前提出了一种新型的混合式限流断路器，它是在电磁开关的基础上，利用电力电子器件作为无触头开关与电磁开关的触头并联，由电磁开关承担稳态过程，而无触头开关解决开关的动态过程，两者形成优势互补。混合式限流断路器的工作原理是：当控制系统检测出电路系统发生故障时，它将输出，使电磁开关打开的同时，无触头开关也同时导通，利用电磁开关触点间产生的电弧电压，使流向电磁开关的故障电流减小，并使之流向无触头开关回路，当故障电流完全流至该回路时，将无触头开关关断，快速切断故障电流。在回路电感中积蓄的能量以电压的形式表现出来，经过避雷器和回路中的阻容元件以热能的方式吸收。与静止型断路器相比较，混合式限流断路器综合了电磁式与静止式断路器两者的优势，而克服了各自的缺点，不仅能够快速通断而且结构简单，由于电力电子器件只在开关开断的瞬间导通，平时几乎没有损耗，所有省却了笨重的冷却设备。但目前常见的固态换流回路多采用硬关断的方式，这将在器件上产生较大的瞬间过压，容易损坏器件。
                                  发明内容
本发明提供一种能够改善了固态开关的瞬态工作特性的混合式软关断限流断路器的换流装置。
本发明采用如下技术方案：
一种断路器用混合式软关断限流断路器的换流装置，由二极管桥式电路及绝缘栅双极晶体管T1组成，绝缘栅双极晶体管T1的集电极端与二极管桥式电路D1与D2的共阴极端连接，绝缘栅双极晶体管T1的发射极端与二极管桥式电路D3与D4的共阳极端连接，在二极管桥式电路D1和D2的共阴极端与D3和D4的共阳极端之间跨接缓冲电路1，缓冲电路1由二极管D11、电阻R11及电容C11构成，二极管D11及电阻R11并联连接后与电容C11串联连接，在缓冲电路1的电容C11的两端并联连接吸收电路2和复位电路3。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明是在IGBT及二极管构成的桥式电路的基础上，结合缓冲回路及吸收回路作为混合式限流断路器的换流回路，因由IGBT构成的固态开关通断速度在微秒级，故可以极大提高装置的工作速度；桥式回路可以将交流转换为直流，具有结构简单的特点；同时换流回路可以保护主回路开关的触头，起到消弧作用，这有利于延长设备的使用寿命。利用电容作为缓冲电路弥补了IGBT与吸收电路之间反应速度的差异，改善了固态开关的瞬态工作特性，不仅降低了线路电感在关断时产生的浪涌电压，且同时减少了器件的开关损耗，减小了电流及电压变化率的影响，提高电路的可靠性。
                             附图说明
图1是本发明换流电路拓扑结构图。
图2是本发明换流电路原理图。
图3是应用了本发明的混合式限流断路器功能示意图。
图4是驱动电路控制时序及电流转换波形。
图5是绝缘栅双极晶体管软关断电流电压示意图。
图6是吸收电路对绝缘栅双极晶体管关断时两端电压影响的曲线图，其中，图9(a)是不加吸收电路的曲线图，图9(b)是加上吸收电路的曲线图。
                               具体实施方式
一种断路器用混合式软关断限流断路器的换流装置，由二极管桥式电路及绝缘栅双极晶体管T1组成，绝缘栅双极晶体管T1的集电极端与二极管桥式电路D1与D2的共阴极端连接，绝缘栅双极晶体管T1的发射极端与二极管桥式电路D3与D4的共阳极端连接，在二极管桥式电路D1和D2的共阴极端与D3和D4的共阳极端之间跨接缓冲电路1，缓冲电路1由二极管D11、电阻R11及电容C11构成，二极管D11及电阻R11并联连接后与电容C11串联连接，在缓冲电路1的电容C11的两端并联连接吸收电路2和复位电路3，吸收电路2为压敏电阻，其型号可为B32k250，复位电路3由绝缘栅双极晶体管T2与放电电阻R31组成，绝缘栅双极晶体管T1的发射极端与放电电阻R31的一端连接，绝缘栅双极晶体管T1地集电极端与缓冲电路1电容C11的一端连接，放电电阻R31的另一端与缓冲电路1电容C11的另一端连接，上述绝缘栅双极晶体管T1可以采用型号为BSM50GB120DN2的功率器件，绝缘栅双极晶体管T2可以采用型号为BSM50GB120DN2的功率器件。