[发明专利]一种直流电子开关

说明书

本发明涉及一种直流电子开关，包括第一支路和第二支路，两支路并联连接，形成第一并联端O₁和第二并联端O₂；第一支路和第二支路中均串设有N个二极管单元，相邻二极管单元的方向相反；其中N≥3，从O₁到O₂的方向，第一支路中的二极管单元分别记为A₁，A₂，…，A_i，…，A_N，第二支路中的二极管单元分别记为B₁，B₂，…，B_i，…，B_N；A₁的阳极和B₁的阴极均连接O₁，A_i和A_i+1的串联点以及B_i和B_i+1的串联点之间连接有全控器件单元，全控器件单元的方向为从一条支路中二极管单元的阴极到另一支路中二极管单元的阳极。本发明通过将多个二极管及IGBT按照一定的结构串并联组成，所使用的二极管的数量大大减少，降低了混合直流断路器的造价，结构简单，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种直流电子开关，属于高压直流输电技术领域。

背景技术

随着电力电子器件的深入研究，混合式直流断路器技术得到快速发展。目前，现有的混合式直流断路器包括并联连接的主支路、转移支路和耗能支路，在主支路和转移支路中均串设有多个开关功率模块。开关功率模块的拓扑主要有正反向串联结构的IGBT子模块、单级H桥结构的IGBT子模块、以及二极管桥组成的子模块等。当将多个这样的子模块串联连接组成高压开关单元时，均存在所用二极管数量或IGBT元件数量多以及结构复杂等特点，成本较高，给制造带来较大困难。

例如，公布号为CN107124167A的中国专利申请公开了一种直流电子开关及其开关功率模块，该开关功率模块是由4个整流二极管作为桥臂的一个子模块单元，其电路结构如图1所示。在该开关功率模块中，每个桥臂的二极管承受的电压是一个IGBT两端的电压。当将N个这样的开关功率模块串联时，所需要的整流二极管的数目为4N。

因此，由于混合式直流断路器需要大量的开关功率模块串联，在保证应用需求的情况下，如何进一步的减少所用二极管或IGBT元件的数量成为直流断路器研究中需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流电子开关，用于解决直流断路器的高压开关单元所用二极管数量多的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流电子开关，包括以下方案：

方案一：包括第一支路和第二支路，两支路并联连接，形成第一并联端O₁和第二并联端O₂；所述第一支路和第二支路中均串设有N个二极管单元，相邻二极管单元的方向相反；其中N≥3，从O₁到O₂的方向，第一支路中的二极管单元分别记为A₁，A₂，…，A_i，…，A_N，第二支路中的二极管单元分别记为B₁，B₂，…，B_i，…，B_N；A₁的阳极和B₁的阴极均连接O₁，A_i和A_i+1的串联点以及B_i和B_i+1的串联点之间连接有全控器件单元，所述全控器件单元的方向为从一条支路中二极管单元的阴极到另一支路中二极管单元的阳极。

方案二：在方案一的基础上，各全控器件单元的两端还并联有与该全控器件单元的方向相同的电容单元，所述电容单元包括串联连接的二极管和充放电电容，所述二极管的两端还并联有电阻。

方案三：在方案一或二的基础上，各全控器件单元的两端还并联有短路开关。