一種混合式高壓直流斷路器的寬頻模型建立方法。基于混合式高壓直流斷路器的拓撲結構，建立含雜散電感參數的混合式高壓直流斷路器的寬頻模型；提取混合式高壓直流斷路器各支路的雜散電感參數；根據混合式高壓直流斷路器在工作時不同階段的通流回路，得到不同階段的混合式高壓直流斷路器寬頻模型；聯立得到的不同工作階段的混合式高壓直流斷路器寬頻模型，最終獲得混合式高壓直流斷路器的整體寬頻模型。本發明有利于分析各支路雜散電感參數對混合式高壓直流斷路器各個工作階段下的過電壓的影響，有利于斷路器內部電氣拓撲布置和各器件的絕緣配合設計。

技術領域

本發明屬于高壓直流輸電領域，具體涉及一種混合式高壓直流斷路器模型建立方法。

背景技術

直流斷路器可實現直流電網的故障隔離和清除，是構建直流電網必不可少的裝備。混合式直流斷路器兼具通態損耗小和開斷速度快的優點，可滿足高壓直流電網對直流斷路器的所有指標和功能要求，是目前高壓直流斷路器的國際主流技術路線，代表了高壓直流斷路器的未來技術發展方向。

直流斷路器工作在直流系統發生故障時，這時的短路電流往往達到kA/s級，高壓直流斷路器回路中雜散電感的存在會在換流時由于較大的電流變化率產生反向電壓，從而導致電容器、IGBT等器件電壓高于避雷器電壓，帶來額外的絕緣壓力。為了與實際情況中各類電壓形式相對應，要滿足所建立的模型適用于0-5MHz甚至更高的頻率范圍，因此，建立的模型即為混合式高壓直流斷路器的寬頻模型。現有技術中，常用的寬頻模型建模方法有物理建模、數學建模和綜合建模。但是，基本上運算過程復雜，且由于混合式直流斷路器工作過程復雜，現有方法建立的寬頻模型并不適用于對工程的分析及應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合式高壓直流斷路器的寬頻模型建立方法，其特點是，根據混合式高壓直流斷路器工作的5個階段，建立不同階段的寬頻模型，最終聯立得到整體寬頻模型，是目前一種新穎的方法。

為實現上述發明目的，本發明具體采用如下技術方案。

一種混合式高壓直流斷路器的寬頻模型建立方法，其特征在于，所述寬頻模型建立方法包括以下步驟：

步驟1)，基于混合式高壓直流斷路器的拓撲結構，建立含雜散電感參數的混合式高壓直流斷路器的寬頻模型；

步驟2)，利用仿真軟件進行仿真計算，提取混合式高壓直流斷路器各支路的雜散電感參數；

步驟3)，根據混合式高壓直流斷路器在工作時不同階段的通流回路，將步驟2)確定的雜散電感參數代入回路中，得到不同階段下的混合式高壓直流斷路器寬頻模型；

步驟4)，聯立步驟3)得到的不同工作階段下的混合式高壓直流斷路器寬頻模型，最終獲得混合式高壓直流斷路器的整體寬頻模型。

本發明進一步包括以下優選方案。

在步驟1)中，混合式高壓直流斷路器的拓撲結構中包含主支路、轉移支路和耗能支路；

主支路包括主支路IGBT支路和主支路電容支路；

轉移支路包括轉移支路IGBT支路和轉移支路電容支路。

在每一支路中，將支路所包含的器件雜散電感與器件拓撲串聯，得到含雜散電感參數的混合式高壓直流斷路器的寬頻模型：

其中，主支路的雜散電感是指快速機械開關及連接銅排管母雜散電感以及主支路全橋模塊雜散電感；

轉移支路的雜散電感包括連接母排雜散電感和轉移支路IGBT模塊雜散電感；

耗能支路的雜散電感為避雷器連接母排的雜散電感。

在步驟2)中，采用基于邊界元法的ansoftQ3D電磁仿真軟件對混合式高壓直流斷路器的寬頻模型進行仿真計算。