一种具有自适应限流能力的直流固态断路器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种具有自适应限流能力的直流固态断路器及其控制方法，所述直流固态断路器的拓扑结构为由两个单向导通可关断桥臂和两个二极管串联桥臂所构成的H桥电路；其中，两个单向导通可关断桥臂分别与两个二极管串联桥臂同向串联，构成两个串联支路，所述串联支路彼此并联，两个串联支路并联时遵循同类型桥臂构成公共连接点的原则；直流电抗器L与直流偏置电源的串联支路连接到两个单向导通可关断桥臂的公共连接点和两个二极管串联桥臂的公共连接点上；直流线路则分别与单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂的两个公共连接点相连。本发明能够实现故障限流、保护与断流之间的有效配合，确保剩余网络的可靠故障穿越。

权利要求

1.一种具有自适应限流能力的直流固态断路器，其特征在于，所述直流固态断路器的拓扑结构为由两个单向导通可关断桥臂和两个二极管串联桥臂所构成的H桥电路；其中，两个单向导通可关断桥臂分别与两个二极管串联桥臂同向串联，构成两个串联支路；所述两个串联支路中的桥臂采用相同的布置方式，即分别采用单向导通可关断桥臂均在上、二极管串联桥臂均在下或者二极管串联桥臂均在上、单向导通可关断桥臂均在下这两种布置方式；所述串联支路彼此并联，两个串联支路并联时遵循同类型桥臂构成公共连接点的原则；

直流电抗器L与直流偏置电源的串联支路连接到两个单向导通可关断桥臂的公共连接点和两个二极管串联桥臂的公共连接点上；直流线路则分别与单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂的两个公共连接点相连。

2.如权利要求1所述的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器，其特征在于，所述单向导通可关断桥臂由N个单向导通可关断模块串联、再与避雷器并联构成；每个单向导通可关断模块由一个全控固态开关与一个二极管反并联、并与一个二极管同向串联而构成。

3.如权利要求1所述的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器，其特征在于，所述二极管串联桥臂由N个二极管直接串联构成。

4.一种具有自适应限流能力的直流固态断路器控制方法，包括正常运行状态、故障限流状态、断流状态和恢复状态的控制策略，其特征在于，所述控制策略具体包括以下处理：

在正常运行状态下，断路器内所有全控固态开关均处于导通状态；偏置电流Ib设置为略大于直流系统的额定电流，或者略大于正常运行时可能出现的最大负荷电流，此时，断路器内的直流电抗器对外电路而言相当于被旁路；

故障限流状态下，发生直流故障以后、直流固态断路器接收到保护跳闸信号以前，直流固态断路器内所有全控固态开关控制信号与正常运行状态时保持不变；直流线路电流迅速上升到偏置电流Ib以上，电感被瞬间自动接入到故障回路中，由于Ib仅略大于额定直流电流或最大负荷电流，故障发生至电感被接入故障回路所需的时间极短，因此能够在故障后迅速发挥限流作用，并防止直流电压的快速跌落，保证在故障被切除以前剩余网络的可靠故障穿越；

当采用单向导通可关断桥臂在上、二极管串联桥臂在下的布置方式时：断流状态下，直流固态断路器接收到跳闸信号以后，根据保护判断信息：若该故障为正极线路故障、正极直流轨故障或负极母线故障，则立即关断位于故障极直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；若该故障为负极线路故障、负极直流轨故障或正极母线故障，则立即关断位于故障极非直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；此时直流电抗器续电流产生上负下正的电压，与直流偏置电源电压Vdc叠加后自动导通另一侧的单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂，形成续流回路，相当于对故障回路而言，直流电抗器瞬间被再次旁路，当采用二极管串联桥臂在上、单向导通可关断桥臂在下的布置方式时：恢复状态下，故障点消失或被排查清除，对直流固态断路器进行如下的恢复控制：在断流状态期间关断其中一个单向导通可关断桥臂的基础上，关断另一个单向导通可关断桥臂；利用两个单向导通可关断桥臂上的避雷器快速消耗电抗器中存储的故障能量；当直流电抗器续电流下降到预设偏置电流值Ib时，立即导通上述两个单向导通可关断桥臂上所有全控固态开关，直流固态断路器恢复至正常运行状态，以保证对二次故障的处理能力；此外，在断路器恢复期间，两个二极管串联桥臂在直流电抗器续电流作用下立即进入导通状态；相当于故障线路在另一单向导通可关断桥臂关断瞬间即被重合，系统立即开始恢复至故障前运行状态，即断路器恢复过程对系统恢复速度不产生任何影响。

说明书

一种具有自适应限流能力的直流固态断路器及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及直流输/配/微电网领域，特别是涉及一种新型直流固态断路器。

背景技术

[0002] 柔性直流系统典型的换流器类型主要包括两电平VSC、三电平VSC以及模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)。但是，基于上述换流器构造柔性直流系统时，均面临一大问题：直流故障以后，故障电流急剧上升，直流电压迅速跌落，严重危害系统安全运行；即使快速闭锁换流站，交流侧电源仍会经换流器续流二极管以不控整流形式向故障点持续馈入故障电流，直流故障电流无自然过零点，导致直流故障隔离存在熄弧困难的问题。

[0003] 针对上述直流故障电流上升速度快、隔离难度大的问题，相关研究(例如美国专利US9130477B2)提出了具有故障自清除能力的换流器改进拓扑结构：改进后的拓扑结构在直流故障以后，通过快速闭锁就能实现故障电流的快速自清除。在点对点式柔性直流系统中，直流故障必然导致功率传输中断，不存在所谓的剩余网络，利用具有自清除能力的换流器实现故障电流的清除具有较好的适用性。但是在多端直流电网中，直流线路在直流场内通过直流母线直接互连，一条线路故障以后各端换流站与剩余线路构成的剩余网络应保证可靠的故障穿越，从而提高系统的供电可靠性。换流器自清除技术由于仍会导致全网的短暂停电，因此不具备足够的可行性。利用直流断路器配合选择性保护实现故障线路的快速、有选择性切除，保证剩余网络的可靠故障穿越，成为最为理想的故障处理方案。

[0004] 结合柔性直流故障暂态特性可知，直流故障发展速度极快，故障后故障电流急剧上升，直流电压快速跌落，几个毫秒甚至几百微秒内就会导致换流器因IGBT自保护而快速闭锁及全网由于电压大幅跌落而迅速瘫痪。因此，要求选择性保护与直流断路器能在几个毫秒甚至几百个微秒内就实现故障的可靠定位(区段定位)和快速隔离。目前来讲，最快的直流断路器已经能够做到数百微秒的故障隔离速度，例如美国专利US5999388提出的直流固态断路器。但是，现有直流固态断路器数百微秒的故障快速隔离建立在选择性保护在故障后百微秒级(甚至更快)实现故障可靠定位的前提之下。现有的继电保护技术尚无能够在百微秒等级内就实现故障快速定位的保护原理；而且保护的动作可靠性与其判断时窗直接相关，百微秒级至毫秒级的判断时窗内极难区分故障与扰动，因此这一判断时窗下的保护原理即使存在，其动作可靠性仍有待工程检验。针对直流故障发展速度快，但保护与隔离无法快速动作这一矛盾，通过有效的限流技术延缓柔性直流系统直流故障发展速度，在保证系统剩余网络可靠故障穿越的同时，给选择性保护与断路器留出足够的时间裕量实现可靠动作，是最为合理的故障处理方案。

[0005] 专利US5999388中所提出的固态电路拓扑除了能实现故障断流，同样可实现故障限流功能，但是需要对可控开关器件进行高频的开关控制，对设备使用寿命是极为不利的。而且，其限流特性主要呈阻性限流，事实上，在直流故障初期故障电流快速上升阶段阻性限流对电流上升率的限制效果并不理想。因此，目前直流系统中更倾向于在线路两端安装直流电抗器，在直流故障以后利用电抗器限制故障电流的快速上升和直流电压的快速跌落，延缓故障发展速度，以降低对保护和直流断路器的动作速度要求。但是，在直流电网中直接安装大量的电抗器对系统暂态响应特性、稳定性等方面是极为不利的；而且电抗器续电流的存在，也会导致断路器故障断流时间大大增加，从而降低断路器的故障隔离速度，不利于故障的快速切除和剩余网络的快速恢复。因此，如何在限流的同时，避免其对系统造成的不利影响，并实现与断流功能之间的协调匹配成为柔性直流系统直流故障处理的关键课题。

发明内容

[0006] 针对目前柔性直流系统直流故障发展速度快、故障危害大的问题，本发明提出了一种具有自适应限流能力的直流固态断路器及其控制方法，设计了两种断路器的拓扑结构，在控制策略方面实现了包括正常运行状态、故障限流状态、断流状态和恢复状态的具有自适应能力的控制方法。

[0007] 本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器，所述直流固态断路器的拓扑结构为由两个单向导通可关断桥臂和两个二极管串联桥臂所构成的H桥电路；其中，两个单向导通可关断桥臂分别与两个二极管串联桥臂同向串联，构成两个串联支路；所述两个串联支路中的桥臂采用相同的布置方式，即分别采用单向导通可关断桥臂均在上、二极管串联桥臂均在下或者二极管串联桥臂均在上、单向导通可关断桥臂均在下这两种布置方式；所述串联支路彼此并联，两个串联支路并联时遵循同类型桥臂构成公共连接点的原则；直流电抗器L与直流偏置电源的串联支路连接到两个单向导通可关断桥臂的公共连接点和两个二极管串联桥臂的公共连接点上；直流线路则分别与单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂的两个公共连接点相连。

[0008] 所述单向导通可关断桥臂由N个单向导通可关断模块串联、再与避雷器并联构成；每个单向导通可关断模块由一个全控固态开关与一个二极管反并联、并与一个二极管同向串联而构成。

[0009] 所述二极管串联桥臂由N个二极管直接串联构成。

[0010] 本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器控制方法，包括正常运行状态、故障限流状态、断流状态和恢复状态的控制策略，其特征在于，所述控制策略具体包括以下处理：

[0011] 在正常运行状态下，断路器内所有全控固态开关均处于导通状态；偏置电流Ib设置为略大于直流系统的额定电流，或者略大于正常运行时可能出现的最大负荷电流，此时，断路器内的直流电抗器对外电路而言相当于被旁路；

[0012] 故障限流状态下，发生直流故障以后、直流固态断路器接收到保护跳闸信号以前，直流固态断路器内所有全控固态开关控制信号与正常运行状态时保持不变；直流线路电流迅速上升到偏置电流Ib以上，电感被瞬间自动接入到故障回路中，由于Ib仅略大于额定直流电流或最大负荷电流，故障发生至电感被接入故障回路所需的时间极短，因此能够在故障后迅速发挥限流作用，并防止直流电压的快速跌落，保证在故障被切除以前剩余网络的可靠故障穿越；

[0013] 当采用单向导通可关断桥臂在上、二极管串联桥臂在下的布置方式时：断流状态下，直流固态断路器接收到跳闸信号以后，根据保护判断信息：若该故障为正极线路故障、正极直流轨故障或负极母线故障，则立即关断位于故障极直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；若该故障为负极线路故障、负极直流轨故障或正极母线故障，则立即关断位于故障极非直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；此时直流电抗器续电流产生上负下正的电压，与直流偏置电源电压Vdc叠加后自动导通另一侧的单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂，形成续流回路，相当于对故障回路而言，直流电抗器瞬间被再次旁路，

[0014] 当采用二极管串联桥臂在上、单向导通可关断桥臂在下的布置方式时：恢复状态下，故障点消失或被排查清除，对直流固态断路器进行如下的恢复控制：在断流状态期间关断其中一个单向导通可关断桥臂的基础上，关断另一个单向导通可关断桥臂；利用两个单向导通可关断桥臂上的避雷器快速消耗电抗器中存储的故障能量；当直流电抗器续电流下降到预设偏置电流值Ib时，立即导通上述两个单向导通可关断桥臂上所有全控固态开关，直流固态断路器恢复至正常运行状态，以保证对二次故障的处理能力；此外，在断路器恢复期间，两个二极管串联桥臂在直流电抗器续电流作用下立即进入导通状态；相当于故障线路在另一单向导通可关断桥臂关断瞬间即被重合，系统立即开始恢复至故障前运行状态，即断路器恢复过程对系统恢复速度不产生任何影响。

[0015] 本发明设计提出的新型直流固态断路器适用于多端柔性直流电网，尤其是电压等级较低的直流配电、直流微电网。与直接利用直流电抗器限流、利用传统直流固态断路器断流相比，本发明能够实现限流、保护与断流之间的有效配合，具体体现为以下优点：

[0016] 1)正常运行时，该断路器内直流电抗器对外电路而言相当于被旁路，因此不会对直流系统的暂态响应特性、稳定性等方面产生不利影响。

[0017] 2)发生直流故障后，直流电抗器快速、自动接入到故障回路中，发挥感性限流作用，有效限制故障电流的上升和直流电压的跌落，延缓直流故障发展速度。保证剩余网络在故障被切除以前能够可靠穿越，为保护与隔离留出足够的动作时间裕量。

[0018] 3)断路器接收到保护跳闸信号，断开对应桥臂全控固态开关以后，避雷器被快速接入到故障回路，实现故障断流。直流电抗器被瞬间、自动从故障回路中再次旁路出去，因此大大加快了直流断路器的断流速度，可使剩余网络快速恢复正常运行，故障线路快速恢复绝缘。

[0019] 4)故障点消失或被排查清除以后，故障线路可被瞬间重合，系统可立即开始恢复至故障前运行状态；断路器可快速恢复至正常运行状态，保证对二次故障的处理能力。而且直流断路器恢复过程对系统恢复速度不产生任何影响。

附图说明

[0020] 图1为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器结构示意图，(1a)为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第一种拓扑结构示意图；(1b)为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构示意图；

[0021] 图2为本发明的具有自适应限流能力的直流固态断路器在多端柔性直流电网中的安装位置示意图；

[0022] 图3为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器正常运行状态工作原理图；

[0023] 图4为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器故障限流状态与断流状态工作原理示意图；

[0024] 图5为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器恢复状态工作原理示意图；

[0025] 图6为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第一种无源式拓扑结构示意图；

[0026] 图7为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种无源式拓扑结构示意图。

[0027] 附图标记：

[0028] 1～4、第一桥臂至第四桥臂；5、单向导通可关断模块；6～11、直流固态断路器安装位置；121～124、第一避雷器至第四避雷器。

具体实施方式

[0029] 如图1所示，(1a)为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第一种拓扑结构。该结构包括第一桥臂1至第四桥臂4所构成H桥电路，其中第一桥臂1和第二桥臂2串联，第三桥臂3和第四桥臂4串联，第一桥臂1、第二桥臂2构成的串联支路与第三桥臂3、第四桥臂4构成的串联支路并联。桥臂具体结构详细描述如下：

[0030] 第一桥臂1与第三桥臂3(单向导通可关断桥臂)的结构相同，由N个单向导通可关断模块5串联并与第一避雷器121、第三避雷器123并联构成。每个单向导通可关断模块5由一个全控固态开关(T11～T1N、T31～T34)(附图以IGBT为例，在实际应用可以是GTO、MOSFET等其他全控固态开关)与一个二极管(Dp11～Dp1N、Dp31～Dp3N)反并联、并与一个二极管(Ds11～Ds1N、Ds31～Ds3N)同向串联而构成，其中N依据传统直流固态断路器的参数确定原则进行确定。第二桥臂2与第四桥臂4(二极管串联桥臂)的结构相同，分别由N个二极管(Ds21～Ds2N、Ds41～Ds4N)直接串联构成。直流电抗器L一端连接到第一桥臂1、第三桥臂3的公共连接点，另一端连接到直流偏置电源的负极，直流偏置电源的正极再连接到第二桥臂2、第四桥臂4的公共连接点。其中，直流电抗器可由铜线绕制，为减小损耗，也可考虑用超导线圈绕制。直流线路则分别与第一桥臂1、第二桥臂2的公共连接点以及第三桥臂3、第四桥臂4的公共连接点相连。

[0031] 如图1所示，(1b)为本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构。该结构包括第一桥臂至第四桥臂1～4所构成的H桥电路，其中第一桥臂1和第二桥臂2串联，第三桥臂3和第四桥臂4串联，第一桥臂1、第二桥臂2构成的串联支路与第三桥臂桥臂3、第四桥臂4构成的串联支路并联。桥臂具体结构详细描述如下：

[0032] 第一桥臂1、第三桥臂3分别由多个二极管(Ds11～Ds1N、Ds31～Ds3N)直接串联构成。第二桥臂2、第四桥臂4分别由N个单向导通可关断模块5串联并与第二避雷器122、第四避雷器124并联构成。每个单向导通可关断模块5由一个全控固态开关(T21～T2N、T41～T24)(附图以IGBT为例，在实际应用中可以是GTO、MOSFET等其他全控固态开关)与一个二极管(Dp21～Dp2N、Dp41～Dp4N)反并联、并与一个二极管(Ds21～Ds2N、Ds41～Ds4N、)同向串联而构成，其中N依据传统直流固态断路器的参数确定原则进行确定。直流电抗器L一端连接到第一桥臂1、第三桥臂3的公共连接点，另一端连接到直流偏置电源的负极，直流偏置电源的正极再连接到第二桥臂2、第四桥臂4的公共连接点。其中，直流电抗器可由铜线绕制，为减小损耗，也可考虑用超导线圈绕制。直流线路则分别与第一桥臂1、第二桥臂2的公共连接点以及第三桥臂
3、第四桥臂4的公共连接点相连。

[0033] 如图3所示，为以上述第一种拓扑结构为例的正常运行状态工作原理图。正常运行时，以线路电流从A流向B为例，直流固态断路器内所有全控固态开关(IGBT)均处于导通状态，反之线路电流从B流向A的情况可类比。图中R1、R2表示第一桥臂1、第二桥臂2的通态电阻，显然R1>R2；Idc表示直流线路电流；Idc为直流偏置电源产生的偏置电流。如图4(a)中所示，当直流电流Idc

[0034] 如图4所示为以上述第一种拓扑结构为例的直流固态断路器故障限流状态与断流状态工作原理示意图。

[0035] 如图4(a)所示，发生直流故障以后、直流固态断路器接收到保护跳闸信号以前：直流固态断路器内所有全控固态开关(IGBT)控制信号与正常运行状态时保持不变(全部导通)。直流线路电流迅速上升到偏置电流Ib以上，电感被瞬间自动接入到故障回路中。由于Ib仅略大于额定直流电流或最大负荷电流，故障发生至电感被接入故障回路所需的时间极短，因此能够在故障后迅速发挥限流作用，并防止直流电压的快速跌落，保证在故障被切除以前剩余网络的可靠故障穿越。

[0036] 如图4(b)所示，当选择性保护确定故障位置，直流固态断路器接收到跳闸信号以后，对直流固态断路器进行如下控制：

[0037] 根据保护判断信息，若该故障为正极线路故障、正极直流轨故障或负极母线故障，则立即关断位于故障极直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；若该故障为负极线路故障、负极直流轨故障或正极母线故障，则立即关断位于故障极非直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量。

[0038] 此时直流电抗器续电流产生上负下正的电压，与直流偏置电源电压Vdc叠加后自动导通另一侧的单向导通可关断桥臂和二极管串联桥臂，形成续流回路。相当于对故障回路而言，直流电抗器瞬间被再次旁路。直流线路故障电流在直流断路器中仅流经被关断单向导通可关断桥臂上的避雷器以及另一单向导通可关断桥臂。即在断路器断流期间，避雷器仅需消耗线路中存储的故障能量，而无需消耗直流电抗器中的故障能量。可大大加快线路故障电流的断流速度，使剩余网络可快速恢复正常运行，故障线路可快速恢复绝缘。

[0039] 如图5所示为以上述第一种拓扑结构为例的直流固态断路器恢复状态工作原理示意图。故障点消失或被排查清除以后，对直流固态断路器进行如下的恢复控制：在断流状态期间关断其中一个单向导通可关断桥臂的基础上，关断另一个单向导通可关断桥臂。利用两个单向导通可关断桥臂上的避雷器快速消耗电抗器中存储的故障能量；当直流电抗器续电流下降到预设偏置电流值Ib时，立即导通上述两个单向导通可关断桥臂上所有全控固态开关，直流固态断路器恢复至正常运行状态，以保证对二次故障的处理能力。此外，在上述的断路器恢复期间，两个二极管串联桥臂在直流电抗器续电流作用下立即进入导通状态。相当于故障线路在另一单向导通可关断桥臂关断瞬间即被重合，系统可立即开始恢复至故障前运行状态，即断路器恢复过程对系统恢复速度不产生任何影响。

[0040] 针对本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构的正常运行状态工作原理为：断路器内所有全控固态开关均处于导通状态。偏置电流Ib设置为略大于直流系统的额定电流，或者略大于正常运行时可能出现的最大负荷电流。此时，断路器内的直流电抗器对外电路而言相当于被旁路。即无论装设多大的直流电抗器，其都不会对系统的暂态特性、稳定性产生不利影响。此时，直流电抗器的电感值L大小完全可以根据系统参数，并通过与所配置的保护动作速度进行匹配来加以确定。

[0041] 针对本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构故障限流状态工作原理为：发生直流故障以后、直流固态断路器接收到保护跳闸信号以前：直流固态断路器内所有全控固态开关(IGBT)控制信号与正常运行状态时保持不变(全部导通)。直流线路电流迅速上升到偏置电流Ib以上，电感被瞬间自动接入到故障回路中。由于Ib仅略大于额定直流电流或最大负荷电流，故障发生至电感被接入故障回路所需的时间极短，因此能够在故障后迅速发挥限流作用，并防止直流电压的快速跌落，保证在故障被切除以前剩余网络的可靠故障穿越。

[0042] 针对本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构断流状态工作原理为：根据保护判断信息，若该故障为正极线路故障、正极直流轨故障或负极母线故障，则立即关断位于故障极非直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量；若该故障为负极线路故障、负极直流轨故障或正极母线故障，则立即关断位于故障极直流母线一侧的单向导通可关断桥臂上的所有全控固态开关，利用该桥臂上的避雷器快速消耗故障回路中的故障能量。同理，在此期间，直流电抗器被自动从故障回路中瞬间旁路出去，断路器断流速度大大加快，使得剩余网络可快速恢复正常运行，故障线路可快速恢复绝缘。

[0043] 针对本发明的一种具有自适应限流能力的直流固态断路器第二种拓扑结构恢复状态工作原理为：

[0044] 故障点消失或被排查清除以后，对直流固态断路器进行如下的恢复控制：在断流状态期间关断其中一个单向导通可关断桥臂的基础上，关断另一个单向导通可关断桥臂。利用两个单向导通可关断桥臂上的避雷器快速消耗电抗器中存储的故障能量；当直流电抗器续电流下降到预设偏置电流值Ib时，立即导通上述两个单向导通可关断桥臂上所有全控固态开关，直流固态断路器恢复至正常运行状态，以保证对二次故障的处理能力。同理，该断路器恢复控制策略下，故障线路在另一单向导通可关断桥臂被关断瞬间即被重合，系统可立即开始恢复至故障前运行状态，即断路器恢复过程对系统恢复速度不产生任何影响。

[0045] 针对图1所示的新型直流固态断路器两种拓扑结构，若分别去掉其中的直流偏置电压源Vdc，则为本发明的新型直流固态断路器对应的无源式拓扑结构，如图6～图7所示。针对图6～图7所示的无源式拓扑结构分别采取图1～图2的两种拓扑结构的控制策略，相比之下，除了在正常运行时直流电感会对系统暂态特性、稳定性等方面产生一定影响外(较直流电抗器直接接入系统而言其不利影响仍有所减小)，该无源式拓扑结构同样具备故障初期的快速感性限流、断流期间电感瞬间自动旁路、以及故障点消失后的快速恢复特点。