[发明专利]用于固态断路器的电压钳位电路

说明书

公开了固态断路器保护的独特系统、方法、技术和装置。一个示例性实施例是一种固态断路器，该固态断路器包括主开关器件，该主开关器件包括第一端子和第二端子；以及电压钳位电路，该电压钳位电路与主开关器件并联耦合。电压钳位电路包括金属氧化物变阻器(MOV)，该MOV被串联耦合在第一端子与辅助半导体器件之间，该辅助半导体器件被布置为选择性地将MOV与第二端子耦合；以及旁路电路，该旁路电路被耦合在第一端子与辅助半导体器件之间。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119(e)要求于2018年11月21日提交的题为“VOLTAGECLAMPING CIRCUIT FOR SOLID STATE CIRCUIT BREAKER”的美国临时专利申请号62/770,306的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及固态断路器(SSCB)保护。金属氧化物变阻器(MOV)被广泛用于保护SSCB中的主开关器件免受过压损坏，并且在过流故障中断期间吸收线路阻抗中的多余能量。当根据操作电压选取合适MOV时，存在两个要求。首先，MOV的峰值钳位电压应当低于主开关器件的击穿电压。其次，MOV的泄露电流应当足够低，以确保所得功率损耗在MOV的功率耗散能力之内。当源电压(或系统电压)接近主开关器件的击穿电压时，这些要求要求MOV具有小操作区域，如图1所示，其中MOV操作区域105受主开关器件的击穿电压101和在正常操作期间流过SSCB的功率的源电压103的限制。现有SSCB存在若干个缺陷和缺点。在某些传统设计中，由于MOV的电压操作区域较大，一次性电压裕度被添加到在功率半导体开关的功率源电压，从而降低了电压利用率并且增加了开关的成本。鉴于本领域中的这些和其他缺陷，非常需要本文中所公开的独特装置、方法、系统和技术。

说明性实施例的公开内容

为了清楚、简明和准确描述本公开的非限制性示例性实施例、这些示例性实施例的制作和使用的方式和过程，并且为了使得能够实践、制作和使用这些示例性实施例，现在，参考某些示例性实施例，这些示例性实施例包括图中所示的实施例，并且使用特定语言来描述这些实施例。然而，应当理解的是，没有因此产生对本公开内容的范围的限制，并且本公开包括并保护受益于本公开的本领域技术人员能够想到的示例性实施例的这种变更、修改和其他应用。

发明内容

本公开的示例性实施例包括用于固态断路器保护的独特系统、方法、技术和装置。本公开的其他实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处根据以下描述和附图变得显而易见。

附图说明

图1是图示了金属氧化物变阻器的电气特性的曲线图。

图2是图示了示例性固态断路器的电路图。

图3是图示了电流流过图2的示例性固态断路器的电路图。

图4A是图示了包括基于瞬态电压抑制(TVS)晶闸管的电压钳位电路的示例性固态断路器的电路图。

图4B是图示了诸如图4A的示例性固态断路器的TVS晶闸管之类的TVS晶闸管的电气特性的曲线图。

图5A是图示了没有图4A的固态断路器的示例性旁路电路的固态断路器的电气特性的曲线图。

图5B至图6B是图示了图4A的示例性固态断路器的电气特性的曲线图。

图7是图示了包括基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电压钳位电路的示例性固态断路器的电路图。

图8是图示了包括另一基于IGBT的电压钳位电路的示例性固态断路器的电路图。

具体实施方式