[发明专利]一种提升直流固态断路器效率的正激回馈式吸收电路

说明书

本发明公开了一种提升直流固态断路器效率的正激回馈式吸收电路，涉及电力电子技术领域，包括分别并联在反向串联的第一主功率管和第二主功率管两端的电压尖峰吸收电路、正向储能电路、反向储能电路以及并联在电源两端的能量回馈电路，第一主功率管的第一端连接电源正极，第二主功率管的第二端连接负载一端，负载另一端连接电源负极，电压尖峰吸收电路用于吸收电压尖峰，正向储能电路、反向储能电路在负载短路时用于储存能量，能量回馈电路用于将储存的能量反馈给电源。该电路在提供电压尖峰吸收功能的同时，使得能量回馈至电源，提升了直流固态断路器的效率。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是一种提升直流固态断路器效率的正激回馈式吸收电路。

背景技术

SiC器件相较于Si器件而言具有更宽的禁带宽度、更高的热导率、更高的临界场强以及更快的电子迁移速率，在耐高温高压、开关速度、工作频率等方面优势明显，适用于高速高功率的应用场合。

现有的普通的RCD吸收电路或者MOV吸收电路的吸收效果相对较差，并且不能实现能量的有效利用。实际应用中，直接使用普通的吸收电路，断路器发热严重，使用寿命大大降低，绝缘制作困难。

目前已有文献中针对直流固态断路器的吸收电路优化提出了许多方法，其设计均在于电压尖峰抑制，没有体现出效率的提升。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种提升直流固态断路器效率的正激回馈式吸收电路，在提供电压尖峰吸收功能的同时，使得能量回馈至电源，提升了直流固态断路器的效率。

本发明的技术方案如下：

一种提升直流固态断路器效率的正激回馈式吸收电路，包括分别并联在反向串联的第一主功率管和第二主功率管两端的电压尖峰吸收电路、正向储能电路、反向储能电路以及并联在电源两端的能量回馈电路，第一主功率管的第一端连接电源正极，第二主功率管的第二端连接负载一端，负载另一端连接电源负极，电压尖峰吸收电路用于吸收电压尖峰，正向储能电路、反向储能电路在负载短路时用于储存能量，能量回馈电路用于将储存的能量反馈给电源。

其进一步的技术方案为，第一主功率管和第二主功率管均包括MOS管和寄生二极管，寄生二极管的阳极连接MOS管的源极，寄生二极管的阴极连接MOS管的漏极，第一MOS管的漏极作为第一主功率管的第一端连接电源的正极，第二MOS管的漏极作为第二主功率管的第二端连接负载一端，两个主功率管的源极相连、栅极连接第一控制电路，第一控制电路用于根据负载的电压控制MOS管的导通或关断；

电压尖峰吸收电路包括压敏电阻，压敏电阻的两端分别连接第一主功率管的第一端和第二主功率管的第二端，当检测到负载短路，且其中一个主功率管承受的电压超过压敏电阻的工作电压时，压敏电阻用于吸收主回路两端的电压尖峰。

其进一步的技术方案为，正向储能电路包括第一辅助功率管、第一原边耦合电感和第一限流电阻，若第一辅助功率管为第一IGBT模块，第一IGBT模块的集电极连接第一主功率管的第一端、发射极连接第一原边耦合电感的同名端，第一原边耦合电感的非同名端通过第一限流电阻连接第二主功率管的第二端，第一IGBT模块的门极连接第二控制电路，第二控制电路用于根据第一主功率管的电压大小控制第一IGBT模块的导通或关断；

当检测到负载正向短路，且第一主功率管承受的电压未达到压敏电阻的工作电压时，第二控制电路驱动第一IGBT模块导通，第一原边耦合电感储存能量，同时第一限流电阻进行限流，直至第一主功率管承受的电压超过压敏电阻的工作电压，则第二控制电路关断第一IGBT模块，正向储能电路退出工作。