技术特征：
1.一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，包括主支路模块、电压注入电路模块与充电电路模块；所述主支路模块不包含功率器件用以实现低通态损耗，所述电压注入电路模块用于在发生短路故障时产生注入电压，以实现加快故障中断速度，所述充电电路模块用于为储能电容充电。2.根据权利要求1所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，所述主支路模块包括机械开关、限流电感、高匝比耦合电感二次绕组与低匝比耦合电感二次绕组；所述电压注入电路模块包括储能电容、第一全控型功率器件、第二全控型功率器件、第一续流二极管、第二续流二极管、高匝比耦合电感一次绕组与低匝比耦合电感一次绕组；所述充电电路模块包括机械开关、第一限流电阻和第二限流电阻与普通二极管。3.根据权利要求2所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，基于双耦合电感的串联型混合断路器在发生断短路故障时，有以下工作模态：模态ⅰ：主支路模块的机械开关闭合，导通路径中仅包括机械开关、限流电感与耦合电感二次绕组，不含任何功率器件；模态ⅱ：发生短路故障后，主支路模块的电流快速增加；模态ⅲ：当主支路模块的电流达到断路器的动作阈值，电压注入电路模块开启，第一全控型功率器件和第二全控型功率器件导通，高匝比耦合电感二次绕组的电压和低匝比耦合电感二次绕组的电压之和大于直流母线电压，迫使主支路模块的电流快速下降；模态ⅳ：第一全控型功率器件关断，第二全控型功率器件导通，低匝比耦合电感一次绕组与第一续流二极管构成续流回路；高匝比耦合电感二次绕组的电压与低匝比耦合电感二次绕组的电压之和小于直流母线电压，故障电流增加；断路器在模态ⅲ与模态ⅳ之间高频切换，以实现主支路模块电流为高频交流纹波状态；模态v：主支路模块的机械开关断开，第一全控型功率器件和第二全控型功率器件导通，以抑制主支路模块中机械开关开启过程的电弧；模态ⅵ：第一全控型功率器件和第二全控型功率器件关断，主支路模块的机械开关承受直流母线电压，高匝比耦合电感一次绕组与低匝比耦合电感一次绕组储存的能量耗散在高匝比耦合电感一次绕组、低匝比耦合电感一次绕组、第一续流二极管和第二续流二极管的内阻上。4.根据权利要求3所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，基于双耦合电感的串联型混合断路器为避免出现电压注入电路模块失效的异常工作模态，其高匝比耦合电感一次绕组与低匝比耦合电感一次绕组的电压需满足以下关系：其中，u
11
、u
21
分别为低匝比耦合电感一次绕组侧电压、高匝比耦合电感一次绕组侧电压，u
c
为储能电容的预充电电压。5.根据权利要求2所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，所述基于双耦合电感的串联型混合断路器的储能电容为直流母线取电。6.根据权利要求5所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，所述充电电路模块的机械开关闭合，通过第一限流电阻、第二限流电阻与普通二极管对储能电
容充电，充满电后，充电电路模块的机械开关断开。7.根据权利要求6所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，所述储能电容电压故障电流其中，r1为第一限流电阻，r2为第二限流电阻，u
c
为储能电容的预充电电压，u
dc
直流母线电压。8.根据权利要求2所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，基于双耦合电感的串联型混合断路器系统中短路故障为永久故障，模态ⅳ中的主支路模块电流的上升率或下降率不变。9.根据权利要求8所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，基于双耦合电感的串联型混合断路器系统中短路故障为非永久故障，主支路模块电流的上升率变化值与下降率变化值满足以下关系：其中，δi2为模态ⅳ的电流纹波，r
l
为负载电阻，l3为限流电感，l
′4为短路故障点至断路器安装位置的寄生电感。10.根据权利要求9所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，通过主支路模块电流的上升率变化值与下降率变化值用于识别系统短路故障的性质。11.根据权利要求2所述的一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，其特征在于，基于双耦合电感的串联型混合断路器收到合闸指令，立即进入交流纹波模态进行短路故障识别，若无短路故障，关闭电压注入电路模块，断路器切换至导通状态，否则恢复至断开状态。
技术总结
本发明提出了一种基于双耦合电感的串联型混合断路器，属于电力设备技术领域；包括主支路模块、电压注入电路模块与充电电路模块；所述主支路模块不包含功率器件用以实现低通态损耗，所述电压注入电路模块用于在发生短路故障时产生注入电压，以实现加快故障中断速度，所述充电电路模块用于为储能电容充电；通过两个不同匝比的耦合电感串联实现了利用单一储能电容产生多电平的注入电压，进而实现了故障电流快速下降与交流纹波调制，减少了储能电容的数量，简化了储能电容的充电；并且，本发明在不添加检测信号或元件的基础上能识别短路故障性质(永久故障与非永久故障)，实现自适应重合闸，提升了直流系统的可靠性。提升了直流系统的可靠性。提升了直流系统的可靠性。
技术研发人员：杨亚超 刘增 赵振兴 彭子舜 宁勇 戴瑜兴 李民英
受保护的技术使用者：湖南工程学院
技术研发日：2022.09.27
技术公布日：2022/12/30