陳可，江道灼，謝峰，杜翼

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市310027；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，福州市350012)

一種含有均壓均流電路的限流式高壓直流斷路器

陳可1，江道灼1，謝峰1，杜翼2

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市310027；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，福州市350012)

針對混合式直流斷路器電力電子器件依靠燃弧電壓導(dǎo)通，極易出現(xiàn)過壓過流等問題，提出了一種新型限流式直流斷路器拓?fù)?，設(shè)計了其固態(tài)開關(guān)的均壓均流電路，并對其進(jìn)行建模分析。所提出的拓?fù)湓跀嗦菲髡＿\(yùn)行時無額外損耗，在短路故障發(fā)生時可以無延時地導(dǎo)通固態(tài)開關(guān)，并快速切斷短路電流，其均壓均流電路在不影響故障切除的同時能有效均衡各電力電子器件的電壓電流。最后對所提拓?fù)湓赑SCAD/EMTDC軟件平臺上進(jìn)行建模仿真，結(jié)果表明提出的新型限流式直流斷路器能夠在短路故障發(fā)生時有效限制短路電流上升，快速切斷故障，并可靠地保護(hù)固態(tài)開關(guān)。

限流式高壓直流斷路器；短路故障；拓?fù)鋬?yōu)化；均壓均流電路

0 引 言

對于柔性直流輸電系統(tǒng)，當(dāng)直流側(cè)發(fā)生短路故障時，由于其較低的系統(tǒng)阻抗，短路電流將會迅速上升并達(dá)到很高水平。采用交流側(cè)斷路器來切除故障電流需要的時間過長(30～100 ms)，因此，通常利用高壓直流斷路器直接在直流側(cè)快速、可靠地切除故障[1-5]。混合式直流斷路器是高壓直流斷路器的一種，依靠機(jī)械開關(guān)導(dǎo)通正常電流，固態(tài)開關(guān)(電力電子開關(guān)器件)拉斷故障電流，具有運(yùn)行穩(wěn)定、通態(tài)損耗低、開斷無弧光、可靠性高等優(yōu)點，是目前直流斷路器，研究的新方向，具有廣闊的應(yīng)用前景[6-8]。

近幾年關(guān)于混合式直流斷路器的研究已有長足進(jìn)步，但仍有問題制約著其應(yīng)用到實際工程中，例如，其固態(tài)開關(guān)部分電力電子器件的均壓均流問題等[9-13]。ABB公司提出的混合式直流斷路器，其開斷時間為5 ms，開斷能力為9 kA[14]。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理是依靠與機(jī)械開關(guān)串聯(lián)的IGBT斷開流經(jīng)機(jī)械開關(guān)支路的電流從而實現(xiàn)換流。然而該串聯(lián)IGBT在斷路器正常運(yùn)行時，長時間導(dǎo)通，需要降溫系統(tǒng)，提升了設(shè)備復(fù)雜度；在斷路器開斷故障過程中會承受過壓風(fēng)險，降低了可靠性。文獻(xiàn)[15]提出了一種限流式混合直流斷路器，依靠IGBT閥組和晶閘管閥組串聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合開關(guān)來開斷短路電流，但是并沒有論述固態(tài)開關(guān)中相應(yīng)的均壓均流策略。

本文針對原有混合式直流斷路器存在的問題和缺陷，提出一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析其結(jié)構(gòu)特點及短路故障切除原理，并提出一套詳細(xì)的固態(tài)開關(guān)支路均壓均流方案，進(jìn)行故障開斷過程的建模與參數(shù)設(shè)計，最后通過仿真，對比分析驗證其可行性。

1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 電路拓?fù)?/p>

文獻(xiàn)[15]提出的混合式直流斷路器依靠機(jī)械開關(guān)分閘產(chǎn)生的電弧電壓來為復(fù)合開關(guān)支路提供正向?qū)▔航?，?dāng)系統(tǒng)檢測到故障發(fā)生時給復(fù)合開關(guān)支路發(fā)送的開通信號時，只有等到機(jī)械開關(guān)兩端的電弧電壓足夠大時才能開始換流，機(jī)械開關(guān)的分閘動作將會在遠(yuǎn)高于線路正常工作電流的情況下進(jìn)行。這樣不僅延長了短路故障切除時間，同時降低了換流過程的可靠性，對于機(jī)械開關(guān)的選擇更加嚴(yán)苛。

針對上述問題，本文提出了一種新型限流式混合直流斷路器，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，機(jī)械開關(guān)采用高速斥力開關(guān)導(dǎo)通正常電流，降低通態(tài)損耗，縮短斷路器開斷時間；小電感L1遠(yuǎn)小于限流電感L2，僅在短路故障發(fā)生瞬時提供固態(tài)開關(guān)的導(dǎo)通電壓，保證固態(tài)開關(guān)無延時導(dǎo)通，使短路電流快速換流至IGBT支路，確保機(jī)械開關(guān)在低斷口電壓下分閘；晶閘管DL1、DL2在換流過程中可以快速釋放L1儲存的能量，避免其在換流過程中產(chǎn)生阻礙換流的反向電壓，同時遏制了機(jī)械開關(guān)分閘所承受的電壓(固態(tài)開關(guān)導(dǎo)通壓降加上小電感反向電壓)；均壓、均流電路用于均衡各個IGBT器件上承受的電壓和電流；限流電感L2在正常合閘過程中抑制電流上升，起到緩沖作用，在線路正常運(yùn)行時抑制直流紋波，在短路故障時限制短路電流上升；晶閘管DL3、DL4及電阻RL用以釋放切斷故障后電感L2儲存的能量。

圖1 新型限流式混合直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of new current-limiting DC hybrid CB

1.2 小電感結(jié)構(gòu)特點

根據(jù)直流輸(配)電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需要，直流潮流可分為正反2個方向:當(dāng)潮流正向時，晶閘管DL1和DL3導(dǎo)通，DL2和DL4關(guān)斷；潮流反向時，晶閘管DL1和DL3關(guān)斷，DL2和DL4導(dǎo)通。對正向潮流進(jìn)行分析，晶閘管DL1和DL3始終導(dǎo)通，等效為二極管，等效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 直流斷路器等效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.2 Equivalent topology of DC CB

令t1時刻發(fā)生短路故障，t2時刻系統(tǒng)檢測到故障并給開關(guān)發(fā)送導(dǎo)通信號，t3時刻機(jī)械開關(guān)開始分閘動作，in為線路正常工作電流。當(dāng)機(jī)械開關(guān)支路不帶小電感L1時，t2時刻由于固態(tài)開關(guān)未導(dǎo)通，電流將持續(xù)上升到i2，直到t4時刻機(jī)械開關(guān)分閘后依靠燃弧電壓換流，才逐漸下降至0；對于新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，忽略IGBT的動作時間，小電感L1上產(chǎn)生的正向電壓使固態(tài)開關(guān)瞬時導(dǎo)通，此時機(jī)械開關(guān)還未動作，機(jī)械開關(guān)支路電流在電感L1作用下不再上升，保持在i1水平(略高于in)，并于t4時刻逐漸降為0，換流時間較不帶小電感時節(jié)省了Δt，如圖3所示。小電感L1保證了機(jī)械開關(guān)在低斷口電壓，略高于正常工作電流的情況下分閘，極大降低了對機(jī)械開關(guān)的要求，同時縮短了換流時間，增加了換流可靠性。

圖3 故障開斷過程機(jī)械開關(guān)支路電流對比波形Fig.3 Waveform comparison of current on mechanical switch branch during fault current breaking process

1.3 工作原理

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路電流的開斷過程波形如圖4所示。

圖4 直流斷路器短路電流開斷過程工作波形Fig.4 Working waveform of DC CB during short-circuit current breaking process

短路故障切除分為3個階段:故障檢測(t0～t3)、換流分閘(t3～t6)和故障切除(t6～t9)。

(1)故障檢測。t0～t1時段直流線路通過機(jī)械開關(guān)向負(fù)載側(cè)正常供電。t1時刻發(fā)生短路故障，小電感L1瞬時產(chǎn)生感應(yīng)電壓UL1，限流電感L2開始抑制短路電流上升。t2時刻，檢測出短路故障并發(fā)出機(jī)械開關(guān)分閘信號和固態(tài)開關(guān)開通信號(固態(tài)開關(guān)動作時間遠(yuǎn)小于機(jī)械開關(guān)，相當(dāng)于瞬時動作)。

(2)換流分閘。L1上產(chǎn)生的正向壓降使IGBT閥組在接收到驅(qū)動信號時直接導(dǎo)通，固態(tài)開關(guān)支路電流iQ開始上升，機(jī)械開關(guān)支路電流iS不再上升，維持在略高于線路正常工作電流的水平。t3時刻，機(jī)械開關(guān)開始分閘。t4時刻，換流開始，機(jī)械開關(guān)電流iS開始下降，小電感L1上產(chǎn)生一定的反向電壓，DL1導(dǎo)通釋放L1上儲存的能量，感應(yīng)的反向電壓迅速恢復(fù)至0，避免其阻礙換流過程。t5時刻，換流結(jié)束，電流iS降為0。機(jī)械開關(guān)S在低斷口電壓(固態(tài)開關(guān)管壓降)下分閘，t6時刻完成分閘動作。

(3)故障切除。機(jī)械開關(guān)完成分閘后立刻向固態(tài)開關(guān)發(fā)出關(guān)斷信號，IGBT閥組關(guān)斷，閥組電壓UQ上升。由于均壓電路中有電容存在，電容短時充電，固態(tài)開關(guān)支路電流iQ繼續(xù)上升。t7時刻，電流iQ下降，同時限流電路電感L2感應(yīng)產(chǎn)生的反電勢使DL2導(dǎo)通，L2中儲存的能量經(jīng)由限流電路釋放。t8時刻，機(jī)械開關(guān)兩端電壓US上升至最大值(即電源電壓加上電感上感應(yīng)出的反電勢之和)。t9時刻，限流電流iL降為0，故障徹底切除。

2 均壓、均流技術(shù)及參數(shù)設(shè)計

2.1 均壓、均流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

新型限流式直流斷路器的固態(tài)開關(guān)部分由IGBT器件構(gòu)成，對于高壓直流輸(配)電系統(tǒng)，單個IGBT器件可承受的電壓和電流有限，顯然無法滿足要求，需要采用多個IGBT器件串并聯(lián)來應(yīng)用到實際系統(tǒng)當(dāng)中。

如果將IGBT器件進(jìn)行簡單的串并聯(lián)，由于器件自身參數(shù)(極間電容、雜散電感等)和驅(qū)動電路參數(shù)(吸收電容、柵極電阻、驅(qū)動信號延時等)的不一致，將導(dǎo)致串聯(lián)分壓和并聯(lián)均流不均，造成部分器件過壓損壞或者過流損壞，因而必須采用合適的均壓均流電路以保障固態(tài)開關(guān)不受損壞。均壓均流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 均壓均流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.5 Topology of equalizing circuit

按照工作狀態(tài)的不同，均壓均流可以分為靜態(tài)和動態(tài):靜態(tài)均壓針對IGBT正向穩(wěn)定阻斷狀態(tài)；靜態(tài)均流針對IGBT正向穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)；動態(tài)均壓均流針對IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷瞬間。在固態(tài)開關(guān)支路導(dǎo)通瞬間，由于機(jī)械開關(guān)始終處于合閘狀態(tài)，IGBT閥組只承受小電感產(chǎn)生的正向?qū)妷?，不用考慮均壓問題，此時閥組所承受的電流也遠(yuǎn)小于關(guān)斷瞬間所承受的電流，因此動態(tài)均壓均流問題應(yīng)當(dāng)對關(guān)斷瞬間進(jìn)行分析。在動態(tài)過程中，由于關(guān)斷信號延遲導(dǎo)致過壓過流損壞最嚴(yán)重。為了便于分析，下文將均壓策略和均流策略分開進(jìn)行討論。

2.2 均壓原理分析及參數(shù)設(shè)計

假設(shè)短路故障電阻為0，并忽略圖3中的線路阻抗和小電感L1，在關(guān)斷信號發(fā)出之前(t1～t6)，限流電感能夠有效地抑制短路電流的上升速率，電感兩端電壓大致等于電源電壓:

式中:iL0為線路正常工作電流；t16為t1時刻至t6時刻所經(jīng)過的時間。

均壓電路中，電阻RS用于靜態(tài)均壓，即RS遠(yuǎn)小于IGBT關(guān)斷電阻，阻斷時，IGBT上的電壓分布就主要取決于RS的大小，所有RS取相同值時就能實現(xiàn)靜態(tài)電壓均衡。(一般取RS的值為關(guān)斷電阻Roff的1/ 10)。而IGBT兩端并聯(lián)的RCD回路則是用于動態(tài)均壓，當(dāng)同一支路中一個IGBT先關(guān)斷時，由于電容兩端的電壓不會突變，先關(guān)斷IGBT的電流將會立刻換流到電容CS上，使電壓緩慢上升，當(dāng)各個均壓電路參數(shù)選取一致時，就能實現(xiàn)動態(tài)均衡電壓的作用。電阻RB用于限制開關(guān)合閘時均壓電容的放電電流，避免造成過流損壞IGBT器件。

以單支路固態(tài)開關(guān)為例，為了計算均壓電容CS，假設(shè)有n個IGBT串聯(lián)，如圖6所示(RS為大電阻，可以視為開路)，其中g(shù)1(即圖6中第1個IGBT)先于其他器件toff1時間關(guān)斷。

式中:L2為限流電路電感；iL為限流電路電感電流；Udc為直流電源電壓。

t6時刻限流電路電感電流上升至iL6

圖6 單支路固態(tài)開關(guān)結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of single branch solid-state switch

g1上的電流換流至ic1，則可得:

g1電容上的電壓值為

其他電容上的電壓約為0。由于toff1的大小在ns到μs級別，并且有限流電感L的存在，toff1時間內(nèi)電流ic1的變化約為0。動態(tài)均壓過程發(fā)生在t6時刻之后，ic1≈iL6，g1與其他功率器件電壓差值為

為使各個IGBT達(dá)到均壓效果，令電壓差值小于0.1Udc，則可得:

由于IGBT全部關(guān)斷后，固態(tài)開關(guān)支路承受線路電壓，均壓電容將會充電至Udc(圖4中t6～t7過程)，然后短路電流才會經(jīng)由電容下降至0。如果CS取值增大，則會導(dǎo)致充電過程時間加長，增加斷路器的短路電流切除時間。因此電容CS取值時也不宜過大，以免大幅延長短路故障切除時間。

在直流斷路器合閘時，復(fù)合開關(guān)首先導(dǎo)通，均壓電容CS經(jīng)電阻RB放電。由于限流電路電感L較大，在CS放電的過程時可假設(shè)iL＝0，電容兩端電壓為Udc/n，流過固態(tài)開關(guān)的電流iQ為

根據(jù)式(7)選定RB，使固態(tài)開關(guān)電流iQ不超過單個IGBT器件的可承受電流值。

2.3 均流原理分析及參數(shù)設(shè)計

均流電路采用變壓器進(jìn)行電流耦合，接法如圖5所示，不同支路從異名端接入，變壓器變比為1∶1。當(dāng)通過磁芯的2條支路電流變化趨勢相同時，線圈中產(chǎn)生的磁通相互抵消，不產(chǎn)生感應(yīng)電壓，2條支路正常通流，且電流相等；當(dāng)2條支路電流變化趨勢不同時，變化較快的支路產(chǎn)生的磁通大于另一條支路，感應(yīng)產(chǎn)生的電壓抑制前者的電流上升，促進(jìn)后者電流變化，使2條支路達(dá)到靜態(tài)和動態(tài)的均流效果。

令固態(tài)開關(guān)有n條支路，其中1條支路Q1先于其他支路toff2時間關(guān)斷，等效電路如圖7所示，電容CS為均壓電路中的電容。

圖7 均流電路等效拓?fù)鋱DFig.7 Equivalent topology of current balancing circuit

Q1支路關(guān)斷后，由于UT1的作用，使Q1電流換流至電容CS。均流變壓器產(chǎn)生感應(yīng)電壓，阻礙i1減小，抑制i2～in增大。忽略變壓器中漏電抗Lσ，則變壓器原副邊產(chǎn)生的電壓大小相等，方向相反

式中:Lm為激磁電抗；im為激磁電流。

各支路電壓

變壓器在圖7接法中激磁電流等于原副邊電流之差。令ia＝in-in-1，則由(9)式可得

Q1支路在0～toff2過程可以用微分方程式(11)表示

式中:UC為均壓電容兩端電壓；i1在0時刻與其他各支路電流相等，為iL6/n。

結(jié)合式(10)，式(11)可簡化為

令n＝2，則可得:

求解公式(13)可得:

其中

將式(14)代入式(11)得:

式(16)中sin(At)在t>0時小于At，因此得

由于toff2≤10 μs，根據(jù)式(1)，不等式右邊約等于0，可以忽略。在時間toff2中，為使2條支路達(dá)到均流效果，令i1(toff)≥0.9i1(0)。因此得

同理，n條支路時可得:

則激磁電抗如下:

將toff2代入式(14)即可得到US(toff2)的值，根據(jù)式(9)，變壓器兩端承受的最大電壓為UTmax≈(n-1)US/n，故由此可以得到變壓器原副邊耐壓值。

對于耦合型變壓器而言，漏電抗Lσ的選擇應(yīng)當(dāng)盡量小，避免對換流過程產(chǎn)生影響。同時，Lσ取值應(yīng)當(dāng)與均壓電容值CS進(jìn)行校驗，避免振蕩產(chǎn)生過電壓。

3 仿真分析

新型限流式混合直流斷路器仿真的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，仿真參數(shù)如表1所示。

表1 直流斷路器參數(shù)Table 1 Parameters of DC CB

IGBT采用FZ1500R33HL3，其額定電壓為3.3 kV，額定電流為1.5 kA，因此固態(tài)開關(guān)支路采用4串聯(lián)3并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

3.1 短路故障切除仿真

0.2 s時線路發(fā)生短路故障并發(fā)出固態(tài)開關(guān)導(dǎo)通信號和機(jī)械開關(guān)分閘信號，假設(shè)機(jī)械開關(guān)接收信號需要1 ms，分閘完成時間需要4 ms。限流式混合直流斷路器開斷過程仿真波形如圖8所示，其中iQ1為固態(tài)開關(guān)其中1條IGBT支路的電流值。故障發(fā)生瞬間，小電感L1感應(yīng)出12 V的正向電壓使IGBT閥組立即導(dǎo)通，電流iQ1上升。機(jī)械開關(guān)于0.201 s開始動作，約1 ms后機(jī)械開關(guān)完成換流，iS降為0。0.205 s機(jī)械開關(guān)完成分閘，發(fā)出固態(tài)開關(guān)關(guān)斷信號，各IGBT支路電流迅速下降至0(iQ1降為0)，由于均壓電容的影響，約50 μs后，短路電流i下降至0。在t＝1.2 s時，流經(jīng)限流電感L的電流iL降為0。

圖8 直流斷路器仿真波形圖Fig.8 Simulation waveforms of DC CB

上述仿真說明，小電感的存在確保了IGBT閥組在接收到驅(qū)動信號的瞬間即時導(dǎo)通，不再依賴機(jī)械開關(guān)的燃弧電壓，機(jī)械開關(guān)支路分閘時處于正常工作電流(500 A)，電壓接近于0的情況下，換流時間僅為1 ms。一方面增加了換流可靠性，另一方面降低了對機(jī)械開關(guān)的要求，縮短了換流時間。在小電感兩端反并聯(lián)晶閘管有效遏制了小電感上產(chǎn)生的反向壓降，避免其阻礙換流過程。

3.2 均壓均流效果仿真

為了驗證2.1節(jié)提出的適用于新型限流式混合直流斷路器中固態(tài)開關(guān)的均壓均流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有效性，本節(jié)對含有均壓均流電路和不含有均壓均流電路2種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行對比仿真。

0.205 s時發(fā)出固態(tài)開關(guān)關(guān)斷信號，Q1支路中各IGBT的關(guān)斷延時為10 μs，圖9分別為IGBT閥組有、無均壓電路對比仿真波形，g4相對g1延遲30 μs關(guān)斷。

圖9 斷路器開斷過程電壓量對比仿真Fig.9 Comparison of voltage volume during CB breaking process

在沒有均壓電路時g1電壓迅速上升，造成短時過電壓，30 μs后其余IGBT都斷開，g1恢復(fù)至正常斷開電壓；而有均壓電路時，g1關(guān)斷后電壓上升速度減緩，并和g4關(guān)斷后的電壓上升速度保持一致。在0.205 4 s左右均壓電容充電完成，2個器件達(dá)到相近的電壓穩(wěn)定值，達(dá)到均壓效果。

同樣令3條支路的關(guān)斷延時為10 μs，Q2支路相對Q1支路延時20 μs關(guān)斷。從圖10的對比仿真中可以看出，沒有均流電路時，Q1支路關(guān)斷后，電流迅速轉(zhuǎn)移至Q2支路，造成短時過電流，直到0.205 03 s，Q2支路關(guān)斷時電流才降為0；而有均流電路作用時，Q1支路關(guān)斷后Q2支路電流始終保持原來的上升速度，直到0.205 03 s時電流降為0，達(dá)到均流效果。由圖9～10可知，仿真結(jié)果和上文分析相符。

4 結(jié) 語

圖1 O 斷路器開斷過程電流量對比仿真Fig.1O Comparison of current volume during CB breaking process

本文對限流式混合直流斷路器的拓?fù)溥M(jìn)行了改進(jìn)并對其短路故障切除原理進(jìn)行了研究。通過對故障切除過程均壓、均流等問題的建模分析，提出了一套詳細(xì)的均壓均流方案。仿真結(jié)果證明，新型限流式混合直流斷路器能夠在不影響短路故障切除速度的前提下，確保固態(tài)開關(guān)無延時導(dǎo)通以及換流過程的完成，降低了對機(jī)械開關(guān)的要求，同時小電感在正常運(yùn)行時不會產(chǎn)生多余的損耗，也無須冷卻系統(tǒng)；均壓、均流電路能有效保護(hù)固態(tài)開關(guān)，避免因為驅(qū)動信號延遲等原因引起的器件過壓、過流問題。新拓?fù)涞木窒扌栽谟跈C(jī)械開關(guān)仍無法實現(xiàn)零電壓關(guān)斷(關(guān)斷電壓等于固態(tài)開關(guān)導(dǎo)通壓降)，因此機(jī)械開關(guān)須具備一定的滅弧能力。

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(編輯：張小飛)

A Current-Limiting HVDC Circuit Breaker with Equalizing Circuit

CHEN Ke1，JIANG Daozhuo1，XIE Feng1，DU Yi2
(1.College of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；2.Electric Power Research Institute of Fujian Electric Power Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350012，China)

The conduction of power electronic devices in DC hybrid circuit breakers(CB)relies on arc voltage，which will easily cause overcurrent，overvoltage and other problems.In view of this，this paper proposed a new current-limiting DC CB topology，designed the equalizing circuit of its solid-state switch and carried out the simulation analysis.The proposed topology does not produce loss in the normal operation of CB，and instantaneous trigger solid-state switch with quickly cutting short-circuit current during short-circuit faults.The equalizing circuit can balance the voltage and current of each power electronic devices without affecting the failure removal.Finally，the proposed topology was simulated by PSCAD/EMTDC.The results show that the proposed new current-limiting DC CB can not only limit the current rising rate when the fault occurs，but also cut fault quickly and effectively protect the solid-state switch.

current-limiting HVDC circuit breaker；short-circuit fault；topology optimization；equalizing circuit

TM 561

A

1000-7229(2015)11-0108-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.017

2015-07-07

2015-09-10

陳可(1991)，男，碩士研究生，研究方向為柔性交流輸電技術(shù)；

江道灼(1960)，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為交直流電力系統(tǒng)控制、電力電子及柔性交流輸電、配電網(wǎng)自動化；

謝峰(1989)，男，碩士研究生，研究方向為柔性交流輸電技術(shù)；

杜翼(1990)，男，碩士研究生，研究方向為直流配電網(wǎng)、電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(863計劃)(2013AA050103)。Project supported by the National High Technology Research and Development of China(863 Program)(2013AA050103).