1.一种基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,包括:主流通支路,用于实现直流线路正常工作电流的双向导通;强制转移支路,将主流通支路上直流线路的故障电流转移到强制转移支路,并降低故障电流的幅值和上升速率;辅助支路,用于实现主流通支路或强制转移支路的导通;能量吸收支路,用于吸收强制转移支路中电容换流单元存储的直流线路的能量;所述能量吸收支路与主流通支路和强制转移支路并联,所述辅助支路与主流通支路或强制转移支路串联;所述强制转移支路包括第一电容换流单元、与第一电容换流单元串联的第一限流电感、第二电容换流单元以及与第二电容换流单元串联的第二限流电感;所述第一电容换流单元包括第一储能电容、第一卸能电阻、第一机械开关、第一上桥臂、第一下桥臂、第二上桥臂和第二下桥臂;所述第一上桥臂和第一下桥臂串联,第二上桥臂和第二下桥臂串联,且第一卸能电阻与第一机械开关串联后,与第一储能电容并联。
2.根据权利要求1所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述第二电容换流单元包括第二储能电容、第二卸能电阻、第二机械开关、第三上桥臂、第三下桥臂、第四上桥臂和第四下桥臂;所述第三上桥臂和第三下桥臂串联,第四上桥臂和第四下桥臂串联,且第二卸能电阻与第二机械开关串联后,与第二储能电容并联。
3.根据权利要求2所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述第一上桥臂、第二上桥臂、第三上桥臂和第四上桥臂均包括N个串联的二极管,N个二极管的方向相同;所述第一下桥臂、第二下桥臂、第三下桥臂和第四下桥臂均包括N个串联的IGBT模块,所述IGBT模块包括IGBT和与IGBT反并联的二极管,且IGBT模块中IGBT的方向相同。
4.根据权利要求3所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述第一上桥臂中第一个二极管的阳极连接公共点K,第N个二极管的阴极连接公共点G;所述第一下桥臂中第一个IGBT的集电极连接公共点K,第N个IGBT的发射极连接公共点H;所述第二上桥臂中第一个二极管的阳极连接公共点E,第N个二极管的阴极连接公共点G;所述第二下桥臂中第一个IGBT的集电极连接公共点E,第N个IGBT的发射极连接公共点H;所述第一储能电容一端连接公共点G,另一端连接公共点H;所述第一机械开关一端连接公共点G,其另一端连接第一卸能电阻的一端,所述第一卸能电阻的另一端连接公共点H;所述第一限流电感的一端连接公共点E,另一端连接公共点C。
5.根据权利要求4所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述第三上桥臂中第一个二极管的阳极连接公共点F,第N个二极管的阴极连接公共点I;所述第三下桥臂中第一个IGBT的集电极连接公共点F,第N个IGBT的发射极连接公共点J;所述第四上桥臂中第一个二极管的阳极连接公共点D,第N个二极管的阴极连接公共点I;所述第四下桥臂中第一个IGBT的集电极连接公共点D,第N个IGBT的发射极连接公共点J;所述第二储能电容一端连接公共点I,另一端连接公共点J;所述第二机械开关一端连接公共点I,其另一端连接第二卸能电阻的一端,所述第二卸能电阻的另一端连接公共点J;所述第二限流电感的一端连接公共点B,另一端连接公共点F。
6.根据权利要求5所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述主流通支路包括第三机械开关、第一主流通支路、第四机械开关和第二主流通支路;所述第三机械开关与第一主流通支路串联后,一端连接公共点K,另一端连接公共点B;所述第四机械开关与第二主流通支路串联后,一端连接公共点C,另一端连接公共点L;所述第一主流通支路包括第一IGBT模块和第二IGBT模块;所述第二主流通支路包括第三IGBT模块和第四IGBT模块;所述第一IGBT模块包括IGBT1和与IGBT1反并联的二极管D1;所述第二IGBT模块包括IGBT2和与IGBT2反并联的二极管D2;所述第三IGBT模块包括IGBT3和与IGBT3反并联的二极管D3;所述第四IGBT模块包括IGBT4和与IGBT4反并联的二极管D4;所述IGBT1的方向与IGBT2的方向相反,所述IGBT3的方向与IGBT4的方向相反,且所述IGBT1的方向与IGBT3的方向相同,所述IGBT2的方向与IGBT4的方向相同。
7.根据权利要求6所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述辅助支路一端连接公共点B,另一端连接公共点C,其包括并联的第一辅助支路和第二辅助支路;所述第一辅助支路和第二辅助支路均包括多个串联的晶闸管;所述第一辅助支路中晶闸管的方向与第二辅助支路中晶闸管的方向相反,且所述第一辅助支路中晶闸管的方向与IGBT1和IGBT3的方向相同,所述第二辅助支路中晶闸管的方向与IGBT2和IGBT4的方向相同。
8.根据权利要求7所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器,其特征在于,所述能量吸收支路包括多个串联的避雷器。
9.一种如权利要求8所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器的控制方法,其特征在于,包括限流式直流断路器的导通控制过程和关断控制过程;所述导通控制过程为:在直流线路正常工作情况下,第三机械开关和第四机械开关均闭合,第一电容换流单元和第二电容换流单元中的IGBT全部闭锁,向IGBT1、IGBT3和第一辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,或向IGBT2、IGBT4和第二辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,实现限流式直流断路器的快速导通控制;所述关断控制过程为:在直流线路发生故障情况下,向第一辅助支路或第二辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,使得强制转移支路导通,当强制转移支路的电压上升至避雷器的电压阈值时,所有避雷器动作,实现限流式直流断路器的快速关断控制。
10.根据权利要求9所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器的控制方法,其特征在于,所述向第一辅助支路或第二辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,使得强制转移支路导通包括:向IGBT1和IGBT3发送闭锁信号,并向第一下桥臂和第三下桥臂中的所有IGBT以及第二辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,所述IGBT1和IGBT3闭锁完成后,断开第三机械开关和第四机械开关;通过超高速保护装置检测直流线路发生的故障是否为永久性故障,若是永久性故障,向第一下桥臂和第三下桥臂中的所有IGBT发送闭锁信号,第一上桥臂、第二下桥臂、第三上桥臂以及第四下桥臂中的二极管均导通,故障电流给第一储能电容和第二储能电容充电,使得强制转移支路的电压上升。
11.根据权利要求9所述的基于电容换流单元的限流式直流断路器的控制方法,其特征在于,所述向第一辅助支路或第二辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,使得强制转移支路导通包括:向IGBT2和IGBT4发送闭锁信号,并向第二下桥臂和第四下桥臂中的所有IGBT以及第一辅助支路中的所有晶闸管发送触发信号,所述IGBT2和IGBT4闭锁完成后,断开第三机械开关和第四机械开关;通过超高速保护装置检测直流线路发生的故障是否为永久性故障,若是永久性故障,向第二下桥臂和第四下桥臂中的所有IGBT发送闭锁信号,第一下桥臂、第二上桥臂、第三下桥臂以及第四上桥臂中的二极管均导通,故障电流给第一储能电容和第二储能电容充电,使得强制转移支路的电压上升。