[发明专利]固态断路器及电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及断路器，尤其涉及一种具有故障自诊断功能的固态断路器及具有该故障自诊断功能的固态断路器的电机驱动系统。

背景技术

断路器是电力系统中最重要的控制器件，也是动作最频繁的设备。断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及在电路发生过载、短路及欠电压等故障时，能够自动分断电路，起到保护作用，防止事故扩大，保证安全运行。

固态断路器是基于电力电子器件的新型无断口开关设备，因而具备了远快于传统机械式断路器动作速度，其动作时间在微秒级，能够准确地实现电路在电压或电流的指定相位断开或闭合，可以满足微电网对开关设备的严格要求。配合故障限流器使用，固态断路器能够在短路电流还未显著升高时就将故障线路切断，大大提高了电网的稳定性。

然而，断路器在运行过程中存在较高的故障率。一旦断路器发生故障，则很容易引起电网事故并造成重大的经济损失。

因此，有必要提供一种具有故障自诊断功能的断路器。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种固态断路器。所述固态断路器包括固态开关、与所述固态开关串联连接的电感以及故障检测电路。所述固态开关具有栅极、源极及漏极。故障检测电路用于基于测量出的所述固态开关的所述源极和所述漏极之间的电压、测量出的所述电感两端的电压、参考电压及提供至所述固态开关的所述栅极的开关控制信号中的一个或多个来检测所述固态开关的健康状态，并在所述固态开关发生故障的情况下识别所述固态开关的故障类型。

本发明的另一个方面在于提供一种电机驱动系统。所述电机驱动系统包括电机、用于提供直流电压的电源、与所述电源并联连接的直流母线电容、用于将所述直流电压转换成交流电压，并将所述交流电压提供给所述电机的直流/交流转换器、以及如上所述的固态断路器。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：

图1是根据本发明的一个具体实施方式的具有故障自诊断功能的固态断路器的电机驱动系统的示意图；

图2是图1所示的固态断路器中的故障检测电路的示意图；

图3是图1所示的固态断路器中的固态开关的源极和漏极之间的电阻相对固态开关的温度的曲线图；

图4是根据本发明的一个具体实施方式的用于检测开路故障的故障检测电路的示意图；

图5是图4所示的故障检测电路在固态断路器正常情况下的波形图；及

图6是图4所示的故障检测电路在固态断路器发生开路情况下的波形图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。

除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1示出根据本发明的一个具体实施方式的示意性电机驱动系统200的示意图。如图1所示，示意性电机驱动系统200包括电机102、用于提供直流电压的电源104、与电源104并联连接的直流母线电容C、连接于直流母线电容C与电机102之间的直流/交流(DC/AC)转换器106、以及连接于电源104与直流/交流转换器106之间的固态断路器100。直流/交流转换器106可以将直流电压转换成交流电压，并且，将交流电压提供给电机102。