[发明专利]一种双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置

说明书

本发明公开了一种双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置，能够解决直流系统中的保护问题，采用电力电子器件作为固态开关，双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置回路中串入直流电抗器限制电流变化率，主回路中利用电力电子功率组件的反并联二极管在开关关断时续流；本发明能够设置于直流电力系统的一次回路上，起到通流、隔离和保护的作用。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置，适用于直流系统的保护。

背景技术

随着电力推进舰船功率不断提升，舰船电网短路电流水平迅速提高，现有的母联保护装置如油母联开关、空气母联开关等，动作速度慢，灭弧困难，遮断容量受到限制，难以满足急剧增大的断流容量要求。

电力电子直流保护装置采用电力电子器件作为无触点负荷控制装置，克服了机械式母联屏的缺点，在系统关断过程不会产生电弧，延长开关寿命，避免开关投切过程中引起的操作过电压，设备的绝缘水平大幅降低，由于操作不当导致设备损坏也可大大减少。

同时，由于电力电子器件的通断时间在微秒甚至纳秒级，因此电力电子直流保护装置的动作速度大大提高。该电力电子直流保护装置能够大幅提高舰船直流组网综合电力系统的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的是设计一种双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置，利用电力电子技术提高直流开关的动作速度、可靠性、安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双相全桥拓扑的电力电子直流保护装置，包括位于左右两侧的两个正负直流母排以及分别连接在直流母排正负极之间的支撑电容C1和C2、两组双相全桥功率组件以及连接在两双相全桥功率组件之间的两个直流电抗器，直流电抗器位于直流母排正负极之间以限制回路的电流变化率di/dt，左侧的一组双相全桥功率组件由电力电子器件T1～T4组成，串联的电力电子器件T1、T2和串联的电力电子器件T3、T4均与支撑电容C1并联，右侧的另一组双相全桥功率组件由电力电子器件T5～T8组成，串联的电力电子器件T5、T6和串联的电力电子器件T7、T8均与支撑电容C2并联，一个直流电抗器一端连接在电力电子器件T3、T4之间另一端连接在电力电子器件T5、T6之间，一个直流电抗器一端连接在电力电子器件T1、T2之间另一端连接在电力电子器件T7、T8之间，所述的电力电子器件T1～T8上反并联有二极管D1～D8，关断时刻电力电子器件T1～T8全部封锁脉冲，直流电抗器上的电流经过二极管D1～D8、直流电抗器和支撑电容C1和C2构成的回路续流，正常通流允许电流双相流动。

进一步，当该装置两侧直流母排的电压相差较大的情况下进行闭合操作时，能够通过电力电子器件与直流电抗器构成的斩波器实现单侧母线对另一侧母线的预充电。

进一步，所述的电力电子器件为开关管。

更进一步，还包括控制系统；所述的控制系统通过测量直流电抗器上的电流和两侧支撑电容C1和C2的电压，当发生：a，电流超过限制值；b，电流的变化路超过限制值；c，电压压差超过限制值；上述三种情况之一时，保护装置动作，断开两侧连接。

本发明产生的有益效果是：

本发明采用电力电子器件作为固态开关，回路中串入直流电抗器限制电流变化率，主回路中利用电力电子功率组件的反并联二极管在开关关断时续流，能够设置于直流电力系统的一次回路上，起到通流、隔离和保护的作用；通过电力电子开关构成的斩波器实现单侧母线对另一侧母线的预充电，节省了预充电电阻和接触器回路；其判断短路故障的判定条件为电流峰值、两侧电压的压差和电流的变化率中任何一个条件的异常将导致该保护装置动作。

附图说明

图1为本发明装置的拓扑图。

图2为本发明装置电流从左往右侧流动回路；

图3为本发明装置电流从右往左侧流动回路；