[发明专利]一种主动抑制过电压的限流式固态断路器拓扑及其控制方法

权利要求书

1.一种基于功率场效应晶体管(MOSFET，以下简称MOS管)的具有主动抑制过电压的限 流式固态断路器，包括主开关电路、续流电路、控制系统组成，其特征在于：

(1)主开关电路由Q1和Q2两个MOS管反向串联组成，主开关电路中的D1和D2分别为Q1和 Q2的寄生二极管；Q1的漏极与交流电源输入端L相连；

(2)续流电路由Q3和Q4两个MOS管反向串联组成；D3和D4分别为Q3和Q4的寄生二极管； 续流电路Q3的漏极与Q2的漏极相连，Q4与交流电源的输入端N相连；

(3)所述控制系统包括主电路电流检测电路，输入电压检测电路，微处理器电路，电流 比较电路，驱动电路等组成。控制系统检测输入电压和主回路电流并对主开关电路和续流 电路的MOS管(Q1，Q2，Q3和Q4)进行控制。

2.根据权利要求1所述的固态断路器，其特征在于开关器件Q1、Q2、Q3和Q4分别为一个 MOS管或者多个MOS管的并联。

3.根据权利要求1所述的固态断路器控制方法，其特征在于：在正常工作时，控制Q1和 Q2处于导通状态，Q3和Q4处于关断状态，当控制系统检测到负载电流有效值超过额定电流 但是小于限流值时，启动微处理器内部定时器开始计时，在计时期间，如果负载电流一直处 于大于额定电流状态，则到达设定延时时间后，启动保护程序。

4.根据权利要求1所述的固态断路器的控制方法还包括：当负载短路时，负载电流增长 迅速，为了限制短路电流大小并实施快速断电，将电流检测值与设定的限流值通过比较器 电路进行比较，当检测到的电流瞬时值大于设定的限流值时，比较电路输出低电平至微处 理器，微处理器检测到低电平输入后，进入中断服务程序，由中断服务程序启动保护程序控 制固态断路器通断，利用电流的实时值判断，可最大限度的实施快速断电并限制电流的进 一步增长，防止因电流过大损坏线路或电气设备。

5.根据权利要求3和4所述的固态断路器控制方法的保护程序采取如下步骤：

控制系统根据当前检测到的电压和电流的幅值判断电压和电流的方向，当电压和电流 方向与设定的参考方向(参考方向为L→N)一致时，则首先导通Q4，为负载电流提供续流支 路，经过延时Δt(一般在几个微秒以内)后，同时关断Q1和Q2。由于负载中线路存在电感，电 流不会突变，负载电流通过Q4—D3—R0续流，当电流衰减到0后，控制系统关断Q4，如果控制 系统检测到的电压和电流方向均与参考方向相反时，则首先开通Q3，为负载电流提供R0— Q3—D4的续流支路，经过延时Δt(一般在几个微秒以内)后，然后关断Q1和Q2，并当负载电 流衰减到零时，关断Q3，由于通过控制Q3和Q4为负载电流提供了续流支路，可大大降低直接 关断Q1和Q2引起的线路电感电流突变引起的过压(Ldi/dt)。