基于磁耦合电流转移的阻尼式直流开断技术

吴益飞; 肖宇; 杨飞; 荣命哲; 吴翊; 申家铭

doi:10.7500/AEPS20210508008

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基于磁耦合电流转移的阻尼式直流开断技术

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于磁耦合电流转移的阻尼式直流开断技术
- Damping DC Breaking Technology Based on Magnetic Induction Current Commutation
- 电力系统自动化 2022年46卷第13期页码：168-176
- 作者机构：
  
  电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安交通大学，陕西省西安市 710049
- 作者简介：
  
  吴益飞(1985—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：新型直流开断技术、电力电子器件封装及关断技术。E-mail：yifei208@xjtu.edu.cn
  肖宇(1996—)，男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：真空断口弧后介质恢复、大容量直流开断技术等。E-mail：xy1996@stu.xjtu.edu.cn
  杨飞（1982—），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为大容量直流快速开断及电弧调控技术。Email：yfei2007@xjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U1966602);陕西省重点研发计划资助项目(2021GXLH-Z-062)
- DOI：10.7500/AEPS20210508008
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-05-08，
  
  修回日期：2021-12-06，
  
  网络出版日期：2022-03-15，
  
  纸质出版日期：2022-07-10
- 稿件说明：
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吴益飞,肖宇,杨飞等.基于磁耦合电流转移的阻尼式直流开断技术[J].电力系统自动化,2022,46(13):168-176.

WU Yifei,XIAO Yu,YANG Fei,et al.Damping DC Breaking Technology Based on Magnetic Induction Current Commutation[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(13):168-176.
吴益飞,肖宇,杨飞等.基于磁耦合电流转移的阻尼式直流开断技术[J].电力系统自动化,2022,46(13):168-176. DOI： 10.7500/AEPS20210508008.

WU Yifei,XIAO Yu,YANG Fei,et al.Damping DC Breaking Technology Based on Magnetic Induction Current Commutation[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(13):168-176. DOI： 10.7500/AEPS20210508008.

摘要

直流系统中短路电流上升速度快、峰值高，而未来随着系统电压等级和容量的进一步增加，短路电流开断更为困难。为了降低直流断路器开断要求，在开断过程中考虑故障电流快速抑制是至关重要的，但现有的直流开断方案很难同时兼顾限流和开断过程。文中提出了一种电流转移和阻尼一体的新型直流断路器拓扑结构，该断路器在保证大容量开断和低成本的同时，能实现故障电流的快速限制。首先，对所提出的直流断路器开断原理进行介绍。然后，针对方案中阻尼模块和磁耦合转移模块的关键影响因素展开分析，获得了阻尼模块和磁耦合模块的参数优化设计。最后，基于仿真模型对所提出的开断方案进行了仿真分析，验证了所提出的拓扑结构在不同工况和不同电压等级下的开断适应性，并通过实验验证了所提出的阻尼式直流开断方案的有效性。

Abstract

In the DC system

the short-circuit current rises quickly and the peak value is high. As the voltage level and capacity of the system increase further

the short-circuit current breaking becomes a greater challenge. To reduce the breaking requirements of DC circuit breakers (DCCBs)

it is crucial to consider fast fault current limiting in the breaking process. But it is difficult to combine both current limiting and breaking processes in existing DC breaking schemes. In this paper

a new DC circuit breaker topology with integrated current transfer and damping is proposed

which can achieve rapid fault current limiting while ensuring high breaking capacity and low cost. Firstly

the breaking principle of the proposed DCCB is introduced. Then the key influencing factors of the damping module and magnetic coupling transfer module are analyzed to obtain the optimal design of the parameters of the damping module and magnetic coupling module. Finally

based on the simulation model

the proposed breaking scheme is simulated and the breaking adaptability of the proposed topology under different operation conditions and on different voltage levels is verified. The effectiveness of the proposed damping DC breaking scheme is verified through experiments.

关键词

Keywords

references

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