[发明专利]一种Z源直流断路器

说明书

一种Z源直流断路器，用于串接在负载和直流电源之间，Z源直流断路器包括依次串联的第一电感、半控型器件和第二电感；第一电感的一端接直流电源的正极，另一端接半控型器件的阳极，半控型器件的阴极接第二电感的一端，第二电感的另一端与负载相连；还包括第一电感吸收回路、第二电感吸收回路、第一电容和第二电容；第一电感吸收回路并接在第一电感两端，第二电感吸收回路并接在第二电感两端；第一电容的一端接半控型器件的阴极，另一端接直流电源负极；第二电容的一端接半控型器件的阳极，另一端接在第二电感和负载之间。本申请不需要外部触发命令即可迅速动作，缩短了隔离故障的时间，断路动作时间短，提升了系统的安全性。

技术领域

本申请涉及直流断路器技术领域，尤其是Z源直流断路器。

背景技术

随着新能源的不断开发以及电力电子技术的推进，直流电力系统已广泛应用于当代生活中，如高压直流输电系统、光伏发电系统、船舶电力推进系统、现代化建筑用电系统等。同时用户对于电能质量以及用电可靠性的要求越来越高，这就要求提高供电系统的可靠性和稳定性。断路器是切除故障、保持系统稳定性的重要元器件之一，已广泛应用于直流电力系统中。

传统的直流开断设备主要有机械断路器、固态断路器及混合型断路器。机械断路器虽然控制比较简单、通态损耗低，但是动作时间较长、使用寿命有限；固态直流断路器开关速度快，但需要额外的换流回路迫使电流过零，而且换流回路必须在故障电流超过开关的最大开断电流之前动作，这就要求精确的故障检测电路和控制电路，特别是在恶劣的故障条件下很难及时检测到故障并发出跳闸命令；混合型兼顾前两者的优点，结合了机械开关的低导通损耗特性和固态开关的快速动作特性，但是要求机械部分与其他部分协调性高，控制策略相对复杂。另外，传统的直流断路器都需要外部的故障检测回路发出操作信号才能动作，而故障的检测需要一定的延时，这增加了故障的切除时间，特别发生恶性短路故障时，将严重影响系统的稳定性。

发明内容

本申请提供一种Z源直流断路器，解决现有技术中断路动作时间长、安全性低的问题。

一种Z源直流断路器，用于串接在负载和直流电源之间，Z源直流断路器包括依次串联的第一电感、半控型器件和第二电感；第一电感的一端接直流电源的正极，另一端接半控型器件的阳极，半控型器件的阴极接第二电感的一端，第二电感的另一端与负载相连；还包括第一电感吸收回路、第二电感吸收回路、第一电容和第二电容；第一电感吸收回路并接在第一电感两端，第二电感吸收回路并接在第二电感两端；第一电容的一端接半控型器件的阴极，另一端接直流电源负极；第二电容的一端接半控型器件的阳极，另一端接在第二电感和负载之间。

优选的，还包括故障判断模块和三极管，三极管串接在半控型器件和第二电感之间，三极管的集电极接半控型器件的阴极，三极管的发射极接第二电感的一端；故障判断模块的输入端接第一电容与直流电源负极相连接的一端，故障判断模块的输出端接三极管的基极；故障判断模块在第一电容的电流值大于设定值时，用于向三极管的基极输出控制信号，控制三极管进入截止状态。

优选的，第一电感吸收回路包括串联的第一电阻和第一二极管，第一二极管的负极接直流电源的正极，第一二极管的正极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接在第一电感和半控型器件之间；第二电感吸收回路包括串联的第二电阻和第二二极管，第二二极管的负极接半控型器件和第二电感之间，第二二极管的正极接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接在第二电感和负载之间。

优选的，故障判断模块为过流继电器。

优选的，三极管为绝缘栅双极型晶体管IGBT。