[发明专利]一种基于H桥结构的双向Z源直流固态断路器

权利要求书

1.一种基于H桥结构的双向Z源直流固态断路器，包括：

第一晶闸管，第二晶闸管，第一电容，第二电容，第一电感，第二电感以及压敏电阻；

第一晶闸管的阳极与第一电感的第二端连接；

第一晶闸管的阴极与第一电容的第二端连接；

第一电感的第一端与第一电容的第一端连接，其连接点作为第一引出端子；

第二电感的第一端与第二晶闸管的阳极、第一晶闸管的阴极连接；

第二电容的第一端与第二晶闸管的阴极、第一晶闸管的阳极连接，第二电感的第二端与第二电容的第二端连接，其连接点作为第二引出端子；

压敏电阻的第一端与第一晶闸管阴极连接，压敏电阻的第二端与第二晶闸管阴极连接，构成能量吸收回路，在晶闸管关断时吸收系统中多余的能量；

第一引出端子与第二引出端子分别连接电源、负载或储能设备；

所述的双向Z源直流固态断路器的工作过程分为三个步骤：稳态工作步骤、短路故障状态工作步骤和续流工作步骤；

当能量前向流动时：

步骤一，当断路器处于正常工作状态时，电流经过第一电感，第一晶闸管、第二电感流向负载，第一电容和第二电容两端电压均为0，不存在充电和放电过程，相当于开路，电感线圈的阻抗很低，断路器能量消耗非常小；

步骤二，当短路故障发生时，在暂态时刻，第一电感和第二电感的电流不能突变，其电流方向与稳态时相同，第一电容和第二电容处于充电状态，第二电容的充电电流流向负载侧，第一电容的充电电流反向流经第一晶闸管，抵消流经第一晶闸管的正向电流，当反向电流大于正向电流时，第一晶闸管的阳极电压低于阴极电压，从而关断；

步骤三，第一晶闸管关断后，电容完成充电阶段，随后进入放电阶段，此时，电感线圈的能量也没有被完全消耗，它们的能量通过与第一晶闸管并联的压敏电阻消耗，当电容和电感的电流稳定为0时，意味着故障被完全隔离；

当能量后向流动时：

步骤一，当断路器处于正常工作状态时，电流经过第二电感，第二晶闸管、第一电感流向负载，第二电容和第一电容相当于开路，断路器能量消耗非常小；

步骤二，当短路故障暂态时刻，第二电感和第一电感的电流不能突变，其电流方向与稳态时相同，第二电容和第一电容处于充电状态，第一电容的充电电流流向负载侧，第二电容的充电电流反向流经第二晶闸管，抵消流经第二晶闸管的正向电流，当反向电流大于正向电流时，第二晶闸管关断；

步骤三，第二晶闸管关断后，电容完成充电阶段，进入放电阶段，电感线圈的能量也没有被完全消耗，它们的能量通过与第一晶闸管并联的压敏电阻消耗；当电容和电感的电流稳定为0时，意味着故障被完全隔离。

2.如权利要求1所述的基于H桥结构的双向Z源直流固态断路器，其特征在于：所述的双向Z源直流固态断路器实现双向的能量流动，具体连接关系为：

第一电感，第一晶闸管，第二电感构成电路拓扑的能量前向流动通道；第二电感，第二晶闸管，第一电感构成电路拓扑的能量后向流动通道。