[发明专利]一种基于阴极短路栅控晶闸管的直流固态断路器

权利要求书

1.一种基于阴极短路栅控晶闸管CS-MCT的直流固态断路器，其特征在于，包括第一直流电源(V₁)、负载(Z_L)、第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)、第三CS-MCT(T₃)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、第三电阻(R)、换流电容(C)、电感(L)、二极管(D₁)、霍尔电流传感器和电压比较器；

所述第一CS-MCT(T₁)的阳极连接到直流电源(V₁)的正极和二极管(D₁)的阳极，第一CS-MCT(T₁)的阴极连接到负载(Z_L)的一端；所述负载的另一端连接到直流电源(V₁)的负极；所述第一电阻(R₁)的一端分别与二极管(D₁)的阴极和第二CS-MCT(T₂)的阳极连接，第一电阻(R₁)的另一端分别与电感(L)的一端和第三CS-MCT(T₃)的阳极连接；所述电感(L)的另一端与第三电阻(R)的一端连接，第三电阻(R)的另一端与换流电容(C)的一端连接，换流电容(C)的另一端分别与第二CS-MCT(T₂)的阴极、第二电阻(R₂)的一端连接；所述第二电阻(R₂)的另一端与第三CS-MCT(T₃)的阴极一同连接到第一直流电源(V₁)负极；第一CS-MCT(T₁)和负载(Z_L)的连线穿过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端连接到电压比较器的一个输入端，电压比较器的另一输入端连接比较电压V_T，电压比较器的输出端连接到栅极控制单元的输入端；所述栅极控制单元的输出端连接到第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)和第三CS-MCT(T₃)的栅极；

直流电源(V₁)、负载(Z_L)和第一CS-MCT(T₁)构成主回路，即在正常工作状态时，第一CS-MCT(T₁)处于导通状态；

二极管(D₁)、第二CS-MCT(T₂)、第三CS-MCT(T₃)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、换流电容(C)、电感(L)和第三电阻(R)构成换流回路，换流回路用于在正常工作状态时，通过由直流电源(V₁)、二极管(D₁)、第一电阻(R₁)、电感(L)、第三电阻(R)、换流电容(C)和第二电阻(R₂)组成的回路给换流电容(C)预充上和直流电源(V₁)一样的电压；

霍尔电流传感器和电压比较器构成监测单元，霍尔电流传感器用于检测主回路电流，在主回路电流上升时，霍尔电流传感器的输出电压信号增大，通过电压比较器与预设的比较电压V_T进行比较，当霍尔电流传感器的输出电压超过预设的比较电压V_T后，触发栅极驱动模块工作；

栅极驱动模块用于控制第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)和第三CS-MCT(T₃)的开启和关断，在栅极驱动模块被触发后，将关断第一CS-MCT(T₁)，并开启第二CS-MCT(T₂)和第三CS-MCT(T₃)，此时换流回路通过换流电容(C)、第三电阻(R)、电感(L)、第三CS-MCT(T₃)、第一CS-MCT(T₁)、二极管(D₁)和第二CS-MCT(T₂)组成的回路放电，放电电流流经第一CS-MCT(T₁)的方向与短路电流相反。

2.根据权利要求1所述的一种基于阴极短路栅控晶闸管CS-MCT的直流固态断路器，其特征在于：栅极控制单元根据电流监测单元的输出信号和内部预设的触发保护信号的比较结果对第一CS-MCT(T₁)、第二CS-MCT(T₂)和第三CS-MCT(T₃)进行控制。