一种配网级联式固态直流断路器的拓扑设计

丁璨，聂太平，田小健，袁召

(1. 三峡大学电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002；2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)，武汉 430074)

0 引言

近年来，随着光伏发电、风力发电等可再生能源发电和储能装置的接入以及各类电力电子换流器的发展，直流配电网相对于传统交流配电网的优势越来越明显[1 - 5]。由于直流电网的阻抗小，当发生短路接地故障时，会出现过高的瞬时电流，而且直流配电网中存在着大量的IGBT、二极管和晶闸管等电力电子器件无法承受瞬时大电流，若不及时处理故障，系统将会造成重大损失，因此直流配电网必须快速切除隔离故障[6 - 8]。直流断路器是解决这一问题的有效方法[9]。

直流断路器是直流配电网的核心设备，在电网正常运行期间，可以调整电网的运行状态以实现调度的灵活控制。在发生故障时，直流断路器可以快速切断故障电流并隔离电网的故障部分[10 - 12]。目前研究的直流断路器重点集中在输电领域，适用于配电网的直流断路器较少。直流断路器按断路器的拓扑和分断电流可分为纯机械式、固态式和混合式直流断路器[13 - 14]。纯机械式开断电流速度较慢，混合式开断速度较快、通态损耗低，但是主要运用在中高压直流输电领域[15 - 16]。对于直流配电网而言，固态式断路器因其优异的性能受到了国内外的广泛关注，特别是风力和光伏发电的发展为固态式断路器提供了开发的基础和广阔的发展前景[17 - 19]。……