一種高壓直流斷路器的自取能裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電子裝置,具體涉及一種高壓直流斷路器的自取能裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流斷路器主要應(yīng)用于直流輸配電線路,分?jǐn)嘀绷骶€路電流。為減小通態(tài)損耗,同時(shí)縮短斷路器動(dòng)作時(shí)間,采用機(jī)械開關(guān)和電力電子器件混合方式的直流斷路器受到了越來越多的關(guān)注,并衍生出多種拓?fù)?。該類型的直流斷路器正常運(yùn)行時(shí),電流流過機(jī)械開關(guān),線路中發(fā)生過流故障時(shí),電流轉(zhuǎn)移至并聯(lián)連接的電力電子器件支路中,然后由電力電子器件分?jǐn)嚯娏鳌?br>[0003]如申請(qǐng)?zhí)枮?0130051175.9的專利中介紹的斷路器就屬于這類斷路器,該類直流斷路器中正常運(yùn)行時(shí)流過電流的機(jī)械開關(guān)支路稱為主支路,用于分?jǐn)嚯娏鞯碾娏﹄娮悠骷贩Q為轉(zhuǎn)移支路。由于直流線路的電壓高達(dá)幾十到幾百千伏,而電力電子器件的耐壓相對(duì)較小,因此電力電子器件在應(yīng)用到直流線路中時(shí),需要進(jìn)行串聯(lián),包括直接器件串聯(lián)(專利200980162538.X)或者通過模塊串聯(lián)(專利20130051175.9),串聯(lián)的個(gè)數(shù)高達(dá)幾十甚至上百個(gè)。大量IGBT單元或者模塊的需要供電并滿足絕緣要求。在直流輸電中應(yīng)用的直流串聯(lián)的IGBT可從處于關(guān)斷狀態(tài)的IGBT端壓上獲取能量(EP0868014B1),模塊化多電平(Modular Multilevel Converter,MMC)換流閥中的子模塊也可從自身電容中獲取能量,因?yàn)槠渥幽K電容在正常運(yùn)行條件下均保持一定電壓。
[0004]然而直流斷路器中直接串聯(lián)的IGBT單元或者級(jí)聯(lián)的子模塊,在斷路器正常運(yùn)行中,長(zhǎng)期處于導(dǎo)通狀態(tài),子模塊的電容中也沒有電壓,因此不能直接從子模塊自身獲取能量。針對(duì)直流斷路器這種應(yīng)用場(chǎng)合,W02011/095212 A2號(hào)專利文獻(xiàn)披露了一種激光送能的解決高壓絕緣的技術(shù)方案。然而激光送能成本較高,尤其是在IGBT單元或者級(jí)聯(lián)的子模塊的功能較多時(shí),需要供能的能量更大,無疑這大大增加了設(shè)備的成本。
[0005]另外一種取能方法是使用高壓絕緣的脈沖變壓器送能,由于每個(gè)脈沖變壓器都要承受大于直流母線電壓的高壓絕緣,所以成本也不菲。
[0006]因此,需要提供一種取能裝置以及其方法,以能從直流斷路器主支路中獲取能量進(jìn)而向轉(zhuǎn)移支路中大量串聯(lián)子模塊供電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種高壓直流斷路器的自取能裝置,所述自取能裝置由依次連接的線路取能單元、高頻逆變電路、高頻變壓器、磁環(huán)變壓器和整流穩(wěn)壓電路構(gòu)成。
[0008]優(yōu)選地,所述線路取能單元由兩個(gè)橋臂與一個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成,所述橋臂由一個(gè)二極管和一個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的開關(guān)管串聯(lián)構(gòu)成,所述二極管和所述開關(guān)管的連接點(diǎn)接入高壓直流斷路器的主支路中,所述電容兩端連接至所述高頻逆變電路。
[0009]優(yōu)選地,所述高頻逆變電路以線路取能單元的電容端為輸入,輸出高頻電流至所述高頻變壓器。
[0010]優(yōu)選地,所述高頻變壓器的原邊和副邊分別為一個(gè)繞組和一個(gè)以上繞組。
[0011]優(yōu)選地,所述高頻變壓器的原邊接高頻逆變電路,副邊輸出通過高壓電纜接至磁環(huán)變壓器。
[0012]優(yōu)選地,所述自取能裝置包括與所述整流穩(wěn)壓電路連接的全橋子模塊.。
[0013]一種高壓直流斷路器的自取能裝置的實(shí)現(xiàn)方法,所述自取能裝置為上述的高壓直流斷路器的自取能裝置,所述自取能裝置的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0014]SI,將所述線路取能單元串接在所述高壓直流斷路器的主支路中,從所述主支路的電流中獲取能量;
[0015]S2,當(dāng)主支路中流過電流時(shí),控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷;
[0016]S3,調(diào)節(jié)所述電容的充電時(shí)間來控制所述電容的電壓范圍。
[0017]優(yōu)選地,所述電容的電壓小于所述開關(guān)管的導(dǎo)通壓降。
[0018]和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比,本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、本發(fā)明提出的取能裝置,能夠從主支路線路電流中獲取能量,為轉(zhuǎn)移支路子模或IGBT單元的驅(qū)動(dòng)供電,不需要另外單獨(dú)的電源。
[0020]2、本發(fā)明提出的取能裝置中線路取能單元和高頻逆變器采用低壓開關(guān)器件,用于儲(chǔ)能的電容也選用低壓電容,因此成本較低。
[0021]3、本發(fā)明提出的取能裝置在用于由多個(gè)直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的限流裝置時(shí),高頻變壓器絕緣電壓根據(jù)其所在的單個(gè)直流斷路器耐壓要求設(shè)計(jì),相對(duì)于從地電位通過高頻變壓器供電的方案,對(duì)高頻變壓器的絕緣要求降低。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]圖1為本發(fā)明高壓直流斷路器的自取能裝置的組成示意圖;
[0024]圖2為圖1中線路取能單元的主電路圖;
[0025]圖3為本發(fā)明高壓直流斷路器的自取能裝置在直流斷路器中應(yīng)用時(shí)的主電路圖;
[0026]圖4為圖1中全橋子模塊的主電路圖;
[0027]圖5為本發(fā)明應(yīng)用于由全橋子模塊構(gòu)成的直流限流裝置的接線圖;
[0028]附圖標(biāo)記:5_線路取能單元;6_高頻變壓器;7_全橋子模塊;8_磁環(huán)變壓器;14-高頻逆變電路;15_整流穩(wěn)壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]為了徹底了解本發(fā)明實(shí)施例,將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然,本發(fā)明實(shí)施例的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下,然而除了這些詳細(xì)描述外,本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0031]參照?qǐng)D1-圖4,圖1為本發(fā)明高壓直流斷路器的自取能裝置的組成示意圖;圖2為圖1中線路取能單元的主電路圖;圖3為本發(fā)明高壓直流斷路器的自取能裝置在直流斷路器中應(yīng)用時(shí)的主電路圖;圖4為圖1中全橋子模塊的主電路圖。圖1中所述自取能裝置由依次連接的線路取能單元5、高頻逆變電路14、高頻變壓器6、磁環(huán)變壓器8、整流穩(wěn)壓電路15和全橋子模塊7.構(gòu)成。
[0032]如圖2所示,能夠流過12、13所示正負(fù)兩個(gè)方向的電流,圖中線路取能單元5由兩個(gè)橋臂與一個(gè)電容Cl并聯(lián)構(gòu)成,一個(gè)橋臂由Tl、Dl和D3串聯(lián)構(gòu)成,另一個(gè)由T2、D2和D4串聯(lián)構(gòu)成。D1、D2分別為T1、T2的反并聯(lián)二極管,01、02、03、04和11、了2的連接點(diǎn)接入高壓直流斷路器的主支路中,電容Cl兩端連接至高頻逆變電路14 ;所述高頻逆變電路14以線路取能單元5的電容Cl端為輸入,輸出高頻電流至所述高頻變壓器6 ;高頻變壓器6具有高壓絕緣作用,高頻變壓器6的原邊為一個(gè)繞組,副邊為多個(gè)繞組,原邊接高頻逆變電路14,副邊輸出通過高壓電纜穿過多個(gè)磁環(huán)變壓器8,每個(gè)磁環(huán)變壓器8的副邊與轉(zhuǎn)移支路的一個(gè)子模塊或者IGBT單元中的整流穩(wěn)壓電路相連,為該子模塊或IGBT單元供電。
[0033]一種高壓直流斷路器的自取能裝置的實(shí)現(xiàn)方法,所述