耗能支路及直流断路器的制作方法

本申请属于断路器领域，具体涉及一种耗能支路及直流断路器。

背景技术：

1、直流断路器作为牵引供电系统保护单元的主保护，是牵引供电系统总体保护的关键器件。目前，直流断路器采用金属氧化物避雷器(即：mov)耗能支路进行吸能，当过电压达到金属氧化物避雷器的动作电压后，金属氧化物避雷器动作，耗散用电系统中电感储存的能量。金属氧化物避雷器多次承受过电压时易损坏，降低了直流断路器的可靠性，缩短了直流断路器的使用寿命。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种耗能支路及直流断路器，以提高直流断路器的快速分断能力、提高直流断路器的可靠性，延长直流断路器的使用寿命。

2、为了达到上述目的，本申请提供了一种耗能支路，包括：

3、耗能模块，能够与储能元件并联并耗散所述储能元件储存的能量，所述耗能模块包括串联的控制开关和耗能元件；

4、比较模块，与所述耗能模块并联，所述比较模块能够检测所述储能元件两端的电压；

5、控制器，与所述比较模块和所述控制开关连接，所述控制器用于在所述比较模块检测到所述储能元件两端的电压大于第一预设值时，控制所述控制开关导通，所述控制器用于在所述比较模块检测到所述储能元件两端的电压小于第二预设值时，控制所述控制开关断开；所述第二预设值小于所述第一预设值。

6、可选的，所述控制开关包括集成门极换流晶闸管，和/或，所述耗能元件包括耗能电阻。

7、可选的，所述耗能模块还包括保护器，所述保护器与所述控制开关并联。

8、可选的，所述耗能模块还包括整流单元，所述整流单元与所述控制开关并联，所述整流单元用于使所述控制开关的导通电流的方向与所述储能元件的电流的方向相同。

9、可选的，所述整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极均与第一节点连接，所述第四二极管的正极与所述第二二极管的正极均与第二节点连接，所述第一二极管的正极和所述第四二极管的负极均连接所述耗能元件，所述第二二极管的负极和所述第三二极管的正极均连接所述储能元件；

10、所述保护器和所述控制开关均连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述保护器和所述控制开关并联。

11、可选的，所述保护器包括金属氧化物避雷器，所述金属氧化物避雷器连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述金属氧化物避雷器与所述控制开关并联。

12、可选的，所述保护器包括缓冲单元，所述缓冲单元连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述缓冲单元与所述控制开关并联；

13、所述缓冲单元包括串联的第一电容和第一电阻。

14、可选的，所述比较模块包括第二电阻、第三电阻和测压元件，所述第二电阻和所述第三电阻串联，所述测压元件与所述第三电阻并联。

15、可选的，所述第三电阻包括滑动变阻器，所述滑动变阻器包括电阻丝和可滑动地设置在所述电阻丝上的滑动端，所述电阻丝两端一一对应连接所述第二电阻和所述储能元件，所述测压元件连接所述储能元件和所述滑动端。

16、本申请还提供一种直流断路器，包括：

17、耗能支路；

18、主流通支路，用于连接用电系统，所述控制器与所述主流通支路连接，所述控制器能够在用电系统故障时控制所述主流通支路断开所述用电系统提供的系统电流；

19、换流支路，与所述主流通支路并联，所述换流支路与所述控制器连接，所述换流支路能够在所述控制器的控制下，在所述主流通支路断开所述系统电流时产生反向电流，所述反向电流与所述系统电流方向相反，所述换流支路包括串联的电感、晶闸管单元和第二电容，所述耗能模块与所述第二电容并联。

20、本申请公开的耗能支路及直流断路器具有以下有益效果：

21、本申请中，比较模块实时监测储能元件两端的电压，当比较模块检测到储能元件两端电压大于第一预设值时，控制器控制控制开关导通，电流通过耗能元件，耗能元件消耗掉储能元件的能量；当比较支路检测到储能元件两端电压小于第二预设值时，控制器控制控制开关断开，储能元件两端的电压由于系统电流的充电再次升高，通过多次开关控制开关逐渐将储能元件的能量消耗掉，与通过金属氧化物避雷器吸能的方案相比，耗能元件寿命长，耗能支路用于直流断路器可延长直流断路器的寿命，同时采用大功率电力半导体器件，结合电力电子过电压逻辑比较支路以及过电压控制支路，有效的实现过电压的控制。

22、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种耗能支路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耗能支路，其特征在于，所述控制开关包括集成门极换流晶闸管，和/或，所述耗能元件包括耗能电阻。

3.根据权利要求1所述的耗能支路，其特征在于，所述耗能模块还包括保护器，所述保护器与所述控制开关并联。

4.根据权利要求3所述的耗能支路，其特征在于，所述耗能模块还包括整流单元，所述整流单元与所述控制开关并联，所述整流单元用于使所述控制开关的导通电流的方向与所述储能元件的电流的方向相同。

5.根据权利要求4所述的耗能支路，其特征在于，所述整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的负极均与第一节点连接，所述第四二极管的正极与所述第二二极管的正极均与第二节点连接，所述第一二极管的正极和所述第四二极管的负极均连接所述耗能元件，所述第二二极管的负极和所述第三二极管的正极均连接所述储能元件；

6.根据权利要求5所述的耗能支路，其特征在于，所述保护器包括金属氧化物避雷器，所述金属氧化物避雷器连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述金属氧化物避雷器与所述控制开关并联。

7.根据权利要求5所述的耗能支路，其特征在于，所述保护器包括缓冲单元，所述缓冲单元连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述缓冲单元与所述控制开关并联；

8.根据权利要求1所述的耗能支路，其特征在于，所述比较模块包括第二电阻、第三电阻和测压元件，所述第二电阻和所述第三电阻串联，所述测压元件与所述第三电阻并联。

9.根据权利要求8所述的耗能支路，其特征在于，所述第三电阻包括滑动变阻器，所述滑动变阻器包括电阻丝和可滑动地设置在所述电阻丝上的滑动端，所述电阻丝两端一一对应连接所述第二电阻和所述储能元件，所述测压元件连接所述储能元件和所述滑动端。

10.一种直流断路器，其特征在于，包括：

技术总结
本申请属于断路器领域，具体涉及一种耗能支路及直流断路器，所述耗能支路包括：耗能模块、比较模块和控制器，所述耗能模块与储能元件并联，所述耗能模块包括串联的控制开关和耗能元件，所述比较模块能够检测所述储能元件两端的电压，所述控制器用于在所述比较模块检测到所述储能元件两端的电压大于第一预设值时，控制所述控制开关导通，在所述比较模块检测到所述储能元件两端的电压小于第二预设值时，控制所述控制开关断开。本申请中，比较模块实时监测储能元件两端的电压，控制器根据储能元件两端的电压控制控制开关断开或导通，逐渐将储能元件的能量消耗掉，与通过避雷器吸能的方案相比，本耗能支路延长了直流断路器的寿命，降低了维护成本。

技术研发人员：王硕,肖梁贤,吴奇洲,梁景璇
受保护的技术使用者：厦门华电开关有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15