张冠英，高 飞，羡一鸣，王 尧

(河北工业大学电气工程学院，天津 300130)

1 引言

近年来，直流微电网以其独有的优势得到了广泛的关注和重视，随着大功率电力电子技术的不断成熟，直流微电网系统在大容量、远距离输送方面的经济性、稳定性和灵活性等优势日益突出[1]。与交流系统不同，直流输电不存在自然过零点，在发生故障时必须采用特殊方法制造过零点。另一方面，由于直流短路电流上升快、峰值高，断路器必须在数毫秒的时间内完成分断任务，才能满足直流电力系统限流分断的保护需要[2]。因此，直流断路器在迅速可靠的切断故障电流方面存在着一定的难题。目前主流的机械式断路器分断时间一般要数十甚至几十毫秒，无法满足电力系统的需要[3]。而混合式直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能，可以同时满足断路器开断时间短、动作迅速、通态损耗小的要求[4]。

按照关断原理，混合型断路器可分为自然换流型和强迫换流型两种[5]。自然换流型断路器结构简单、控制方便，但是这种关断方案换流速度慢，难以满足限流和快速性要求，一般只应用于无特殊限流要求的系统，如荷兰Delft理工大学Polman[6]等人采用斥力开关和6组IGBT并联结构设计了一种额定电压为600V，分断电流6kA的自然换流型混合式直流断路器，大连理工大学黄金强[7]等人提出一种额定电压为400V，基于快速斥力机构和IGBTs开断单元并联的混合式直流断路器，整机分断能力在2ms之内。……