一种适用于抑制直流故障的断路器拓扑及其控制方法

1.一种适用于抑制直流故障的断路器拓扑，其特征在于，包括：预充电电容C U 放电分支、限压分支以及第一晶闸管SCR 1 和第二晶闸管SCR 2 组成的限压支路；限流支路包括限流电抗器L lim 和电阻R lim ；第一半导体开关IGBT T 单元串并联组成的转移支路以及包括金属氧化物压敏电阻MOV的吸能支路和包括超快速隔离开关UFD的主分支路；所述主分支路、转移支路、吸能支路以及限压支路相互并联后，与限流支路进行串联连接。 2.如权利要求1所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑，其特征在于，所述预充电电容C U 放电分支是将串联的电阻R U 和第二半导体开关IGBT U 与预充电电容C U 进行并联连接，所述预充电电容C U 还与二极管D U 串联组成所述限压分支，所述限压分支一侧串联第一晶闸管SCR 1 ，另一侧串联第二晶闸管SCR 2 。 3.如权利要求2所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑，其特征在于，限流支路还包括：第三半导体开关IGBT Lim ，所述第三半导体开关IGBT Lim 与串联的限流电抗器L lim 以及电阻R lim 进行并联连接共同组成限流支路。 4.如权利要求3所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑，其特征在于，转移支路的第一半导体开关IGBT T 单元与电感器L com 以及电感器C com 进行串联连接，所述电感器C com 并联于开关S和直流电源的串联分支。 5.一种适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，包括：当直流系统正常运行时，电流流经主分支路以及限流支路；当检测到直流系统发生故障时，通过限流支路抑制故障电流增长，并将故障电流换向至转移支路，使得吸能支路以及限压支路两端电压上升；所述限压支路吸收故障能量，并提供MOV动作所需暂态电压，当MOV的电压超过其额定阈值时，故障电流被引导至吸能支路进行能量消耗，完成故障隔离。 6.如权利要求5所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，还包括：当直流系统正常运行时，电流流经主分支路的超快速隔离开关UFD以及限流支路的第三半导体开关IGBT Lim ；当检测到直流系统发生故障时，第三半导体开关IGBT Lim 处于关断状态，电流流经限流支路的限流电感L lim 与电阻R lim ，以抑制故障电流增长。 7.如权利要求6所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，当检测到直流系统发生故障时，通过限流支路抑制故障电流增长，并将故障电流换向至转移支路包括：所述主分支路的超快速隔离开关UFD执行分闸操作，用于断开故障电流，使该电流流经转移支路。 8.如权利要求7所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，限压支路吸收故障能量，并提供MOV动作所需暂态电压包括：限压支路两侧的晶闸管接收导通信号，预充电电容C U 充电，为金属氧化物压敏电阻MOV提供启动电压，减缓电压上升速率。 9.如权利要求8所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，当MOV的电压超过其额定阈值时，故障电流被引导至吸能支路进行能量消耗包括：当MOV的电压超过其额定阈值时，其内部电阻下降，允许大量电流通过并将过压能量转化为热能，通过非线性特性限制电压升高，控制电压在安全阈值内。 10.如权利要求9所述的适用于抑制直流故障的断路器拓扑的控制方法，其特征在于，包括：当故障电流的能量消耗为0时，完成直流故障隔离。