CN115275932A - 一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器及其断开方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器及其断开方法，属于断路器技术领域。本发明包括正常通流支路、固态开关支路、缓冲吸能支路、泄能支路、限流线圈、第一进/出线端及第二进/出线端，所述正常通流支路包括超高速隔离开关和负载转移开关模块；所述限流线圈包括第一电感线圈L₁和第二电感线圈L₂；第一电感线圈L₁与第二电感线圈L₂同名端连接，构成正向耦合线圈；所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联；固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联后，又与限流线圈串联。本发明具有限制过电流和缓冲过电压的功能，从而提升了直流断路器的开断能力，同时提高了断路器的经济性与可靠性。

Description

一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器及其断开 方法

技术领域

本发明涉及一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器及其断开方法，属于断路器技术领域。

背景技术

面对传统能源危机与变革，构建以新能源为主体的新型电力系统将成为一种趋势，而柔性直流输电因其灵活、可控、高效等特点，可为弱系统和孤岛供电，已经成为新能源外送的主要方式。柔性直流输电系统呈“弱阻尼、低惯性”的特点，柔性直流故障呈现故障电流的上升速度快、幅值大、非线性等特征，且直流电流无自然过零点，故障电流不易开断。

直流电网是未来新型电力系统的主要发展方向，直流故障处理是直流电网发展所面临的关键难题，然而利用直流断路器开断直流故障是最直接有效的解决方案，同时对直流断路器的快速可靠开断能力提出较高要求。因此，直流断路器首要解决的问题是如何快速可靠的开断直流故障电流，其次，在保证其开断能力要求的前提下，如何降低直流断路器成本。

机械式直流断路器通常由交流断路器改造而来，由于直流系统电流没有过零点，对于机械式直流断路器要解决如何构造直流电流过零点问题，机械式直流断路器的主要优点在于其结构简单、运行损耗小，但存在寿命、控制时序、无源元件配合、预充电等问题有待解决，可应用于直流电压等级较低且开断速度要求不高的场合；固态式直流断路器主要通过控制全控型大功率电力电子器件IGBT、IGCT的开断及半控型器件晶闸管的导通来实现断路器的分闸与合闸，具有可控性高、开断速度快、寿命长、无触头等优势，但需要大量的电力电子开关器件，导致断路器成本较高，在高压大电流场合，需要串并联多支器件，由于器件自身的差异性，串联均压和并联流问题较为突出，可应用于直流电压等级较低且开断速度要求较高的场合。混合式直流断路器采用多转移支路的方案，正常通流支路采用快速机械开关与电力电子开关串联结合，结合了机械开关通态损耗小和电力电子开关开断速度快的优点，固态开关支路主要由电力电子开关器件构成，可以快速开断直流电流，使故障电流迅速转移到泄能支路，从而完成直流开断，但其成本仍然较高。在这种背景下，具有限流能力的直流断路器需要快速双向可靠开断直流故障电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的不足，提供一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，为了防止出现过高的电流峰值，在断路器中引入同名端连接的限流耦合电感线圈；为了防止固态开关支路开关器件关断时出现过高的电压峰值，在固态开关支路两端并联接入缓冲吸能支路。因为此断路器具有限流和限压的功能，因此，固态开关支路采用了全控型IGBT与半控型晶闸管构成的混合开关，IGBT器件可以快速可控关断，而晶闸管的通流能力和耐压能力较强，利用IGBT快速关断故障电流，故障电流关断后，晶闸管立即恢复正向阻断状态，此时由晶闸管主要承受电压，这样可提高直流断路器的经济性和可靠性。

本发明的技术方案是：一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，包括：

正常通流支路、固态开关支路、缓冲吸能支路、泄能支路、限流线圈、第一进/出线端及第二进/出线端。其中，

所述正常通流支路包括超高速隔离开关和负载转移开关模块。所述限流线圈包括第一电感线圈L₁和第二电感线圈L₂。

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联。

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联后，又与限流线圈串联。

所述限流线圈用于实现限制故障电流上升率与幅值大小。

所述缓冲吸能支路用于实现固态开关支路关断时所产生的过电压起到缓冲作用。

所述泄能支路用于泄放短路故障能量，对固态开关支路开关管起到过电压保护作用。

优选的，所述超高速隔离开关一侧连接第一进/出线端，另一侧连接负载转移开关模块。

优选的，所述负载转移开关模块的另一侧连接第二进/出线端。

优选的，所述超高速隔离开关和负载转移开关模块串联，所述负载转移开关模块包括全控型IGBT开关管T₁及其反并联二极管D₁、全控型IGBT开关管T₂及其反并联二极管D₂。其中，所述开关管T₁与开关管T₂共发射极连接。所述开关管D₁与开关管D₂共阳极连接。所述开关管T₁的集电极连接开关管D₁的阴极。所述开关管T₂的集电极连接开关管D₂的阴极。

优选的，所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联，所述固态开关支路包括m-2个全控型IGBT开关管T₃～T_m、m-2个反并联二极管D₃～D_m、n-m(n≥m)个半控型晶闸管开关管T_m+1～T_n、n-m(n≥m≥3，且m、n为偶数)个反并联二极管D_m+1～D_n。所述缓冲吸能模块EAM包括：避雷器组MOA1、晶闸管T_n+1、二极管D_n+1、电容器C₁、电阻R串并联组合而成。所述泄能支路包括避雷器组MOA。

优选的，所述固态开关支路的全控型开关管T₃与开关管T₄共发射极连接、开关管T₅与开关管T₆共发射极连接，依次类推，开关管T_m-1与开关管T_m共发射极连接。所述开关管D₃与开关管D₄共阳极连接、开关管D₅与开关管D₆共阳极连接，依次类推，开关管D_m-1与开关管D_m共阳极连接。所述开关管T₃的集电极连接开关管D₃的阴极、开关管T₄的集电极连接开关管D₄的阴极，依次类推，开关管T_m的集电极连接开关管D_m的阴极。

优选的，所述固态开关支路的半控型开关管T_m+1与开关管T_m+2共阴极连接、开关管T_m+3与开关管T_m+4共阴极连接，依次类推，开关管T_n-1与开关管T_n共阴极连接。所述开关管D_m+1与开关管D_m+2共阳极连接、开关管D_m+3与开关管D_m+4共阳极连接，依次类推，开关管D_n-1与开关管D_n共阳极连接。所述开关管T_m+1的阳极连接开关管D_m+1的阴极、开关管T_m+2的阳极连接开关管D_m+2的阴极，依次类推，开关管T_n的阳极连接开关管D_n的阴极。

优选的，所述泄能支路由避雷器组MOA构成，所述避雷器组MOA一端连接IGBT T₃的集电极，另一端连接晶闸管T_n+1的阳极。

优选的，所述第一电感线圈L₁的同名端和开关管T_n的阳极及开关管D_n的阴极相连接。

优选的，所述第一电感线圈L₁的同名端连接缓冲吸能模块EAM的一侧。

一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器的开断方法，具体步骤为：

Step1：当直流线路发生短路故障时，直流故障电流迅速上升，保护装置对故障检测与定位延时需要2～3ms，此期间，故障电流仅在正常通流支路流通，由直流线路平波电抗器联合初步限流，故障电流得到初步限制。

Step2：当保护装置检测与定位到故障时，向直流断路器发送分闸命令，向开关管T₁和T₂施加关断信号，同时向开关管T₃至T_n施加导通信号，故障电流开始由正常通流支路转移至固态开关支路，故障电流转移时间为250μs。此期间，正常通流支路电流开始下降，固态开关支路电流开始上升，限流线圈L₁和L₂同时参与限流，且两者正向耦合作用，故障电流得到了进一步限制，故障电流上升变缓。

Step3：当故障电流完全转移至固态开关支路时，向超高速隔离开关UFD发送分闸命令，开始无弧分闸，需要2ms的延时，才完成分闸动作，同时可以给缓冲吸能支路晶闸管Tn+1施加导通信号，为下一阶段的故障电流转移提前作准备。

Step4：当超高速隔离开关UFD分闸达到有效开距时，向固态开关支路的IGBT T3至Tm施加关断信号，故障电流开始向缓冲吸能支路转移。

Step5：故障电流开始向缓冲吸能支路转移后，缓冲电容吸收直流故障能量。

Step6：缓冲电容吸收直流故障能量使得缓冲电容电压升高，高于避雷器MOA保护动作电压时，MOA开始动作。

Step7：随着MOA动作，泄能支路处于低阻状态，故障电流向泄能支路转移，且故障电流逐渐衰减。

Step8：待故障电流完全转移至泄能支路后，缓冲吸能模块开始释放所吸收的能量。

Step9：待泄能支路电流衰减至小于MOA最小能通过的电流时，避雷器MOA又开始逐渐恢复至高阻状态，故障电流衰减至零，直流故障开断完成。

本发明的有益效果是：

1、本发明正常通流支路负载转移开关能够辅助完成电流从正常通流支路快速转移至固态开关支路。

2、本发明通过限流线圈可以限制故障电流的上升率和峰值大小，防止因为过流而损坏固态开关支路的开关器件，减小了断路器开断电流峰值。

3、本发明通过缓冲吸能支路，可以吸收部分短路故障能量，对固态开关支路IGBT关断时所产生的过电压起到了缓冲作用，避免固态开关支路电力电子开关因出现较高的电压峰值而受到损坏。

4、本发明利用电感限流和电容缓冲吸能作用，使得固态开关支路得以采用全控型IGBT和半控型晶闸管作为开关器件，可以提高半控型晶闸管的占比，利用半控型晶闸管具有较强的耐压耐流能力来提高断路器的可靠性和经济性。

附图说明

图1是本发明实施例1中的结构示意图；

图2是本发明实施例2中的结构示意图；

图3是本发明实施例3中对缓冲吸能模块进行改进后的断路器的结构示意图；

图4是本发明实施例4中的断路器的结构示意图；

图5(a)至图5(g)是实施例2中的电流从第一进/出线端流向第二进/出线端时断路器单向工作的结构示意图；

图6是本发明实施例1中所述的断路器分断电流时各支路中电流仿真波形图；

图7是本发明实施例1中所述的断路器分断电流时固态开关支路电压仿真波形图。

具体实施方式

下面将参照附图1至附图7详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。

实施例1：如图1所示，一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，包括：正常通流支路、固态开关支路、缓冲吸能支路、泄能支路、限流线圈、第一进/出线端及第二进/出线端。其中，

所述正常通流支路包括超高速隔离开关和负载转移开关模块。所述限流线圈包括第一电感线圈L₁和第二电感线圈L₂。

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联。

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联后，又与限流线圈串联。

所述限流线圈用于实现限制故障电流上升率与幅值大小。

所述缓冲吸能支路用于实现固态开关支路关断时所产生的过电压起到缓冲作用。

所述泄能支路用于泄放短路故障能量，对固态开关支路开关管起到过电压保护作用。

本实施例中，超高速隔离开关一侧连接第一进/出线端，另一侧连接负载转移开关模块。

本实施例中，负载转移开关模块的另一侧连接第二进/出线端。

本实施例中，所述超高速隔离开关和负载转移开关模块串联，所述负载转移开关模块包括全控型IGBT开关管T₁及其反并联二极管D₁、全控型IGBT开关管T₂及其反并联二极管D₂。其中，所述开关管T₁与开关管T₂共发射极连接。所述开关管D₁与开关管D₂共阳极连接。所述开关管T₁的集电极连接开关管D₁的阴极。所述开关管T₂的集电极连接开关管D₂的阴极。

本实施例中，所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联，所述固态开关支路包括m-2个全控型IGBT开关管T₃～T_m、m-2个反并联二极管D₃～D_m、n-m(n≥m)个半控型晶闸管开关管T_m+1～T_n、n-m(n≥m≥3，且m、n为偶数)个反并联二极管D_m+1～D_n。所述缓冲吸能模块EAM包括：避雷器组MOA1、晶闸管T_n+1、二极管D_n+1、电容器C₁、电阻R串并联组合而成。所述泄能支路包括避雷器组MOA。

本实施例中，所述固态开关支路的全控型开关管T₃与开关管T₄共发射极连接、开关管T₅与开关管T₆共发射极连接，依次类推，开关管T_m-1与开关管T_m共发射极连接。所述开关管D₃与开关管D₄共阳极连接、开关管D₅与开关管D₆共阳极连接，依次类推，开关管D_m-1与开关管D_m共阳极连接。所述开关管T₃的集电极连接开关管D₃的阴极、开关管T₄的集电极连接开关管D₄的阴极，依次类推，开关管T_m的集电极连接开关管D_m的阴极。

本实施例中，所述固态开关支路的半控型开关管T_m+1与开关管T_m+2共阴极连接、开关管T_m+3与开关管T_m+4共阴极连接，依次类推，开关管T_n-1与开关管T_n共阴极连接。所述开关管D_m+1与开关管D_m+2共阳极连接、开关管D_m+3与开关管D_m+4共阳极连接，依次类推，开关管D_n-1与开关管D_n共阳极连接。所述开关管T_m+1的阳极连接开关管D_m+1的阴极、开关管T_m+2的阳极连接开关管D_m+2的阴极，依次类推，开关管T_n的阳极连接开关管D_n的阴极。

本实施例中，所述泄能支路由避雷器组MOA构成，所述避雷器组MOA一端连接IGBTT₃的集电极，另一端连接晶闸管T_n+1的阳极。

本实施例中，第一电感线圈L₁的同名端和开关管T_n的阳极及开关管D_n的阴极相连接。

本实施例中，第一电感线圈L₁的同名端连接缓冲吸能模块的一侧。

本实施例还提供一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器的开断方法，具体步骤为：

Step1：当直流线路发生短路故障时，直流故障电流迅速上升，保护装置对故障检测与定位延时需要2～3ms，此期间，故障电流仅在正常通流支路流通，由直流线路平波电抗器联合初步限流，故障电流得到初步限制。

Step2：当保护装置检测与定位到故障时，向直流断路器发送分闸命令，向开关管T₁和T₂施加关断信号，同时向开关管T₃至T_n施加导通信号，故障电流开始由正常通流支路转移至固态开关支路，故障电流转移时间为250μs。此期间，正常通流支路电流开始下降，固态开关支路电流开始上升，限流线圈L₁和L₂同时参与限流，且两者正向耦合作用，故障电流得到了进一步限制，故障电流上升变缓。

Step3：当故障电流完全转移至固态开关支路时，向超高速隔离开关UFD发送分闸命令，开始无弧分闸，需要2ms的延时，才完成分闸动作，同时可以给缓冲吸能支路晶闸管Tn+1施加导通信号，为下一阶段的故障电流转移提前作准备。

Step4：当超高速隔离开关UFD分闸达到有效开距时，向固态开关支路的IGBT T3至Tm施加关断信号，故障电流开始向缓冲吸能支路转移。

Step5：故障电流开始向缓冲吸能支路转移后，缓冲电容吸收直流故障能量。

Step6：缓冲电容吸收直流故障能量使得缓冲电容电压升高，高于避雷器MOA保护动作电压时，MOA开始动作。

Step7：随着MOA动作，泄能支路处于低阻状态，故障电流向泄能支路转移，且故障电流逐渐衰减。

Step8：待故障电流完全转移至泄能支路后，缓冲吸能模块开始释放所吸收的能量。

Step9：待泄能支路电流衰减至小于MOA最小能通过的电流时，避雷器MOA又开始逐渐恢复至高阻状态，故障电流衰减至零，直流故障开断完成。

实施例2：如图2所示，所述基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器的缓冲吸能模块由避雷器组MOA1、晶闸管T_n+1、电容器C₁串并联构成。晶闸管T_n+1与电容器C₁串联连接，避雷器组MOA1与晶闸管T_n+1并联连接，晶闸管的阴极与电容器C₁的正极连接，其电流分断过程如图5(a)至5(g)所示。

其中，当发生直流故障时，图5(a)为开关管T₁和T₂接收关断信号之前的电流流通路径，同时也是稳态时电流正常流通路径，电流经过快速机械开关UFD、负载转移开关LCS，此时故障电流i_f等于正常通流支路电流i_main。

图5(b)为开关管T₁和T₂已接收关断信号(开关管T₃至T_n接收导通信号)至故障电流完全转移到固态开关支路这一时段的电流流通路径，当开关管T₁和T₂接收关断信号之后，故障电流开始由正常通流支路逐渐转移至固态开关支路，此时故障电流i_f等于正常通流支路电流i_main与固态开关支路电流i_com之和，i_main逐渐下降到零，i_com逐渐上升。

图5(c)为故障电流已完全转移到固态开关支路至UFD分闸到有效开距这一时段的电流流通路径，此时故障电流i_f等于固态开关支路电流i_com，UFD达到有效开距大约需要2ms，此期间可向开关管T_n+1发送导通信号。

图5(d)为UFD已达到有效开距后开关管T₃至T_m接收关断信号至故障电流完全转移至缓冲吸能支路这一时段的电流流通路径，此时故障电流i_f等于固态开关支路电流i_com与缓冲吸能支路电流i_C之和，i_com逐渐下降到零，i_C逐渐上升，故障电流由固态开关支路逐渐转移到缓冲吸能支路。

图5(e)为故障电流已完全转移到缓冲吸能支路至避雷器MOA开始动作这一时段的电流流通路径，此时故障电流i_f等于缓冲吸能支路电流i_C，缓冲支路电压因缓冲电容充电而逐渐上升，当缓冲支路电压上升到避雷器MOA保护动作电压时，避雷器MOA开始动作。

图5(f)为避雷器MOA已动作至故障电流完全转移到泄能支路这一时段的电流流通路径，避雷器动作后，处于低阻状态，此时故障电流i_f等于缓冲吸能支路电流i_C与泄能支路电流i_MOA之和，缓冲吸能支路电流i_C逐渐下降，泄能支路电流i_MOA逐渐上升，故障电流由缓冲吸能支路逐渐转移到泄能支路。

图5(g)为故障电流已完全转移到泄能支路后的电流流通路径，故障电流完全转移至泄能支路后，避雷器组MOA1动作，缓冲电容通过避雷器组MOA1释放所吸收的能量。此时故障电流i_f等于泄能支路电流i_MOA和缓冲电容放电电流i_C1之和，故障电流快速减小，当电流小于避雷器所能通过的最小电流时，避雷器恢复高阻状态，当故障电流下降为0时，开断完成。

实施例3：如图3所示，是在实施例2中的缓冲吸能模块的基础上再增加一个串联电阻R，相比于实施例图2，增加串联电阻R后，通过电阻R与缓冲电容器C₁的配合，可以减小电容器C₁的参数值，从而减小电容器C₁的体积，同时可以加快避雷器组MOA的动作，从而提高了直流故障开断速度。

实施例4：如图4所示，此时缓冲吸能模块由晶闸管T_n+1、电阻R、电容器C₁串并联构成。晶闸管T_n+1与电阻R串联后又与电容器C₁并联，电容器C₁的正极连接晶闸管T_n+1的阳极，电阻R一侧连接晶闸管T_n+1的阴极，另一侧连接电容器C₁的负极。当故障电流完全转移至泄能支路后，通过控制晶闸管T_n+1导通，电容器C₁与电阻R构成电容器C₁放电回路，相比于实施例图2，电容器放电过程不影响直流故障开断。

本实施例中，如图6所示，其波形变化过程与实施例图5(a)至5(g)所示过程基本一致，此处不在赘述。

本实施例中，如图7所示，U_CB为固态开关支路两端的总电压，U_IGBT为固态开关支路中IGBT器件组所承受的电压，U_SCR为固态开关支路中晶闸管器组件所承受的电压，U_IGBT＝U_IGBT+U_SCR，从仿真波形可以看出晶闸管器件组所承担的电压要高于IGBT器件器件组所承受的电压。这样可减少IGBT器件的使用数量，从而极大提高了断路器的成本，由于晶闸管耐压能力要高于IGBT，相应提高了断路器的可靠性。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于，包括：

正常通流支路、固态开关支路、缓冲吸能支路、泄能支路、限流线圈、第一进/出线端及第二进/出线端；其中，

所述正常通流支路包括超高速隔离开关和负载转移开关模块；所述限流线圈包括第一电感线圈L₁和第二电感线圈L₂；

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联；

所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联后，又与限流线圈串联；

所述超高速隔离开关一侧连接第一进/出线端，另一侧连接负载转移开关模块；

所述负载转移开关模块的另一侧连接第二进/出线端；

所述限流线圈用于实现限制故障电流上升率与幅值大小；

所述缓冲吸能支路用于实现固态开关支路关断时所产生的过电压起到缓冲作用；

所述泄能支路用于泄放短路故障能量，对固态开关支路开关管起到过电压保护作用。

2.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述超高速隔离开关和负载转移开关模块串联，所述负载转移开关模块包括全控型IGBT开关管T₁及其反并联二极管D₁、全控型IGBT开关管T₂及其反并联二极管D₂；其中，所述开关管T₁与开关管T₂共发射极连接；所述开关管D₁与开关管D₂共阳极连接；所述开关管T₁的集电极连接开关管D₁的阴极；所述开关管T₂的集电极连接开关管D₂的阴极。

3.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述固态开关支路和缓冲吸能支路及泄能支路依次并联，所述固态开关支路包括m-2个全控型IGBT开关管T₃～T_m、m-2个反并联二极管D₃～D_m、n-m个半控型晶闸管开关管，其中，n≥m，T_m+1～T_n、n-m个反并联二极管D_m+1～D_n，其中，n≥m≥3，且m、n为偶数；所述缓冲吸能支路由缓冲吸能模块EAM构成，所述缓冲吸能模块EAM包括避雷器组MOA1、晶闸管T_n+1、二极管D_n+1、电容器C₁、电阻R串并联组合而成；所述泄能支路包括避雷器组MOA。

4.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述固态开关支路的全控型开关管T₃与开关管T₄共发射极连接、开关管T₅与开关管T₆共发射极连接，依次类推，开关管T_m-1与开关管T_m共发射极连接；所述开关管D₃与开关管D₄共阳极连接、开关管D₅与开关管D₆共阳极连接，依次类推，开关管D_m-1与开关管D_m共阳极连接；所述开关管T₃的集电极连接开关管D₃的阴极、开关管T₄的集电极连接开关管D₄的阴极，依次类推，开关管T_m的集电极连接开关管D_m的阴极；

所述固态开关支路的半控型开关管T_m+1与开关管T_m+2共阴极连接、开关管T_m+3与开关管T_m+4共阴极连接，依次类推，开关管T_n-1与开关管T_n共阴极连接；所述开关管D_m+1与开关管D_m+2共阳极连接、开关管D_m+3与开关管D_m+4共阳极连接，依次类推，开关管D_n-1与开关管D_n共阳极连接；所述开关管T_m+1的阳极连接开关管D_m+1的阴极、开关管T_m+2的阳极连接开关管D_m+2的阴极，依次类推，开关管T_n的阳极连接开关管D_n的阴极。

5.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述泄能支路由避雷器组MOA构成，所述避雷器组MOA一端连接IGBT T₃的集电极，另一端连接晶闸管T_n+1的阳极。

6.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述第一电感线圈L₁的同名端和开关管T_n的阳极及开关管D_n的阴极相连接。

7.根据权利要求1所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器，其特征在于：所述第一电感线圈L₁的同名端连接缓冲吸能模块EAM的一侧。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于耦合电感限流的混合式高压直流断路器的开断方法，其特征在于，具体步骤为：

Step1：当直流线路发生短路故障时，直流故障电流迅速上升，保护装置对故障检测与定位延时需要2～3ms，此期间，故障电流仅在正常通流支路流通，由直流线路平波电抗器联合初步限流，故障电流得到初步限制；

Step2：当保护装置检测与定位到故障时，向直流断路器发送分闸命令，向开关管T₁和T₂施加关断信号，同时向开关管T₃至T_n施加导通信号，故障电流开始由正常通流支路转移至固态开关支路，故障电流转移时间为250μs；此期间，正常通流支路电流开始下降，固态开关支路电流开始上升，限流线圈L₁和L₂同时参与限流，且两者正向耦合作用，故障电流得到了进一步限制，故障电流上升变缓；

Step3：当故障电流完全转移至固态开关支路时，向超高速隔离开关UFD发送分闸命令，开始无弧分闸，需要2ms的延时，才完成分闸动作，同时可以给缓冲吸能支路晶闸管Tn+1施加导通信号，为下一阶段的故障电流转移提前作准备；

Step4：当超高速隔离开关UFD分闸达到有效开距时，向固态开关支路的IGBT T3至Tm施加关断信号，故障电流开始向缓冲吸能支路转移；

Step5：故障电流开始向缓冲吸能支路转移后，缓冲电容吸收直流故障能量；

Step6：缓冲电容吸收直流故障能量使得缓冲电容电压升高，高于避雷器MOA保护动作电压时，MOA开始动作；

Step7：随着MOA动作，泄能支路处于低阻状态，故障电流向泄能支路转移，且故障电流逐渐衰减；

Step8：待故障电流完全转移至泄能支路后，缓冲吸能模块开始释放所吸收的能量；

Step9：待泄能支路电流衰减至小于MOA最小能通过的电流时，避雷器MOA又开始逐渐恢复至高阻状态，故障电流衰减至零，直流故障开断完成。

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