电力电子器件的串并联是目前解决和实现高压、大功率直流断路器、电力电子变换器的主要组合方式。为此,围绕适用于高压直流开断的电力电子器件串并联技术,开展了面向瞬态开断的多器件静态及动态均压技术研究。首先,分析了集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)串联不均压原因及IGCT串联均压技术,以给出适用于直流开断的IGCT串联均压方案;其次,分析了缓冲电容、缓冲电阻和关断触发时间的差异对均压特性的影响;最后,搭建4个IGCT串联的电力电子阀组并进行实验验证。研究结果表明:(1)适用于直流开断的IGCT串联静态均压可通过并联静态均压电阻实现,负载侧动态均压可通过并联缓冲阻容电路的无源缓冲方法实现;(2)缓冲电容越大、缓冲电阻越小,过电压就越小;触发信号时间差越大,不均压程度就越大;(3)10.5 k V/1.5 k A阀组开断实验不均压系数为5.71%,均压效果良好;(4)基于模块化电力电子串联阀组,进行了混合式直流断路器整体联调实验,3.0 ms时间后关断短路电流为3.6 k A,关断产生过电压为21 k V。通过实验验证了适用于高压直流开断的IGCT串联阀组均压方案的可行性,可以为实现瞬态开断的模块化电力电子串联阀组工程应用提供技术基础本文首先分析IGCT串联不均压原因及IGCT串联均压技术，接着给出适用于直流开断的IGCT串联均压方案，通过仿真分析串联均压特性，最后通过实验验证。1直流断路器系统方案目前直流断路器的研究尚停留在理论研究和样机研制阶段，断路器开断容量有限，缺少低成本、商业化的直流断路器。直流断路器根据工作原理，主要可以分为3种：机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器[11-13]。1.1整体方案清华大学提出一种基于耦合负压电路与电力电子开关串联的低损耗强制换流混合式直流断路器设计方案，如图1所示，结合了快速机械开关和固态开关的优点，通态损耗低，开断特性好[14-16]。该方案中：机械开关支路采用真空灭弧室， 本文有公司网站全自动缩管机采集转载中国知网整理  http://www.suoguanji.cc 串联均压技术-液压滚圆机缩管机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机缩管机采用电磁操动机构和电磁缓冲机构，能够实现ms级快速分断并恢复足够的绝缘强度；电力电子器件串并联阀组采用IGBT或者IGCT串并联使用，同时串联耦合负压电路以保证换流过程的快速性和可靠图1混合断路器整体设计方案示意图适用于直流开断的IGCT串联均压技术413图4IGCT串联阀组整体方案CT串联阀组特性仿真选用PSCAD仿真软件，建立IGCT串联阀组功能模型，以此分析电路参数对IGCT串联阀组开关特性和串联均压特性的影响。1）单个IGCT仿真分析对单个IGCT进行开通关断过程仿真，在IGCT两端并联Rs为1Ω、Cs为3μF的RC缓冲电路，电压Us为2.5kV，电流Is为1kA，仿真结果如图5所示，关断过电压为2.85kV。改变电路参数进行仿真对比，表3、表4分别总结了2个IGCT缓冲电阻Rs、缓冲电容Cs差异对关断效果的影响，其中ΔU为配置缓冲支路前后电压差。由仿真结果可知，RC缓冲支路可以有效地减小关断电压尖峰，缓冲电容越大、缓冲电阻越小，过电压就越小；MOV可以对IGCT的关断过电压进行钳位保护。2）2个IGCT串联仿真分析对2个IGCT串联进行仿真，母线电压为5kV，负载电阻为5Ω，限流电感为20μH，缓冲电阻为1Ω，缓冲电容为0.5μH，2个IGCT的导通压降、泄漏电流、关断延迟时间以IGCT出厂测试结果为准，如表5所示。由于2个IGCT关断延迟时间相同，所以为分析关断延迟时间差异对均压效果的影响，给IGCT2的关断信号加500ns延迟时间，仿真结果如图6所示。图6中，带小方块的曲线为关断过程中2个IGCT的压差（Us1Us2），最大为1.9kV。改变电路参数进行仿真对比，表6总结了2个IGCT关断触发时间差异Δt对关断效果的影响。图5单个IGCT开通/关断仿真结果串联均压技术-液压滚圆机缩管机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机缩管机 本文有公司网站全自动缩管机采集转载中国知网整理  http://www.suoguanji.cc