直流断路器起到关合、承载和开断正常回路条件下的电流、转换系统运行方式以及切断故障电流对系统实行保护等重要作用，是建设直流电网的核心设备之一。

直流研究中心围绕直流开断的关键技术问题，从低损耗拓扑结构、定制化电力电子器件应用、高可靠换流方式三个方面进行突破，提出了低损耗耦合负压型合式直流断路器拓扑结构和LC谐振换流型机械式直流断路器拓扑结构，研究了定制化电力电子器件在直流开断中应用，提出了高可靠超快速耦合负压型换流方案和高可靠LC谐振换流方案，提出了直流断路器的总体技术方案，研制出低损耗高可靠直流断路器样机，通过多次实验验证了方案可行性和技术指标。

一、关键技术创新

（1）研究了直流断路器原理，提出了低损耗的快速开关-电力电子直串阀混合式直流断路器整体结构拓扑和谐振换流型机械式直流断路器整体拓扑结构。

（2）针对大容量开断电力电子器件需求和现有全控型电力电子器件的不足，结合国内电力电子器件的工艺条件，以提高关断能力为目标，从GCT芯片的掺杂结构和单元排布优化等方面对门极换流可关断晶闸管(GCT)开展了优化。

（3）研究了直流断路器换流技术原理，提出了一种高可靠超快速耦合负压型换流技术和高可靠LC谐振换流方案。

（4）提出了高可靠低损耗直流断路器总体设计方案，开发了直流断路器工程样机，并成功进行整机全电流范围开断测试。

二、技术优势

高可靠低损耗混合断路器方案结合了机械开关与电力电子开关的优点，主要特点如下：

（1）通态损耗近零。稳态通流回路为机械开关，无需特殊散热设备；

（2）支持电流差异化配置，成本低。混合断路器电力电子回路使用模块化设计，可形成多电流等级系列产品，支持按换流站需求进行电流参数差异化选择，可最大限度提高设备的技术经济性能；

（3）支持重合闸。可利用电力电子支路实现快速重合闸；

（4）占地面积小。电力电子器件使用压装结构，可实现紧凑化设计，易于部署；

（5）可靠性高。与机械式断路器相比燃弧时间短，断路器使用寿命增加，可靠性提高；

（6）可控性强。换流过程简单，电力电子器件关断电流可靠性高，不同电流下关断时间确定，系统暂态能量控制能力强，与直流系统控制保护配合容易；

（7）技术价格具有优化前景。电力电子器件制造技术发展迅速，有利于提高混合式断路器的性能、降低断路器成本。

三、成果与应用

截止目前，在直流开断技术领域，直流研究中心已在国内外期刊和会议上发表SCI/EI论文20余篇，申请及授权专利20余项。

直流研究中心完成了低损耗高压混合式直流断路器模块样机开发，并通过大量实验验证了低损耗混合断路器方案的可行性和技术性能，为高压柔直工程直流断路器的研发奠定了基础。

（1）10kV两端口混合式直流断路器工程样机应用于东莞交直流混合配电网示范工程。

（2）10kV三端口混合式直流断路器工程样机已应用于世界容量最大柔性直流配电网工程——珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程，于2018年12月成功投运！

（3）10kV两端口机械式直流断路器工程样机应用于东莞交直流混合配电网示范工程。

（4）500kV混合式直流断路器工程样机应用于张北柔性直流电网示范工程。