[发明专利]可双向开断和软起动的混合器件固态断路器及控制方法

权利要求书

1.一种可双向开断和软起动的混合器件固态断路器，其特征在于，该固态断路器包括：

主通流支路包括全控器件S1、半控器件组G1、半控器件组G2、半控器件组G3、半控器件组G4和避雷器MOV1：所述半控器件组G1的输入端和半控器件组G4的输出端连接到一起作为所述主通流支路的第一连接端；所述半控器件组G2的输入端和半控器件组G3的输出端连接到一起作为所述主通流支路的第二连接端；所述半控器件组G1的输出端和半控器件组G2的输出端一起连接至所述全控器件S1的第一连接端和所述避雷器MOV1的第一连接端；所述半控器件组G4的输入端和半控器件组G3的输入端一起连接至所述全控器件S1的第二连接端和所述避雷器MOV1的第二连接端；

换流支路包括开关S2和开关S3：所述开关S2的阴极作为所述换流支路的第一连接端；所述开关S3的阴极作为所述换流支路的第二连接端；所述开关S2的阳极和所述开关S3的阳极连接到一起；

线路电流检测及控制器，用于检测固态断路器的电路状态，并根据线路状态生成相应的开关通断驱动信号；

开关通断驱动器，用于根据所述开关通断驱动信号驱动主通流支路的全控器件S1、换流支路的开关S2和开关S3的导通或断开；

所述主通流支路的第一连接端、所述换流支路的第一连接端和吸能支路的第一连接端一起连接至电源侧的直流电源；所述主通流支路的第二连接端、所述换流支路的第二连接端和吸能支路的第二连接端一起连接至负载侧的负载；所述线路电流检测及控制器的输入端连接至电源侧的直流电源，输出端连接至所述开关通断驱动器的输入端；所述开关通断驱动器的输出端连接至主通流支路的全控器件S1、换流支路的开关S2和开关S3的控制端；

主通流支路的全控器件S1、换流支路的开关S2和开关S3，用于在开关通断驱动器的驱动下导通或断开，其状态包括：

主流通支路的全控器件S1导通，其对应的半控器件组G1、半控器件组G2、半控器件组G3和半控器件组G4均导通，实现固态断路器双向电流通流的稳态通路；

系统右侧发生短路故障，关断所述主通流支路的全控器件S1：当所述全控器件S1两端的电压升高至所述主通流支路的避雷器MOV1的动作电压时，避雷器MOV1接入系统，故障电流流入避雷器MOV1；导通换流支路的开关S3，故障电流流入至换流支路，所述半控器件组G1和所述半控器件组G3承受反压并断开；控制换流支路的开关S3断开，故障电流将被转移至吸能支路，故障电流流入所述吸能支路的避雷器MOV2进行吸能，实现固态断路器的右侧故障关断；

系统左侧发生短路故障，关断所述主通流支路的全控器件S1：当所述全控器件S1两端的电压升高至所述主通流支路的避雷器MOV1的动作电压时，避雷器MOV1接入系统，故障电流流入避雷器MOV1；导通换流支路的开关S2，故障电流流入至换流支路，所述半控器件组G2和所述半控器件组G4承受反压并断开；控制换流支路的开关S2断开，故障电流将被转移至吸能支路，故障电流流入所述吸能支路的避雷器MOV2进行吸能，实现固态断路器的左侧故障关断；

系统右侧接入容性负载，控制所述主通流支路的全控器件S1关断，在全控器件S1两端电压达到避雷器MOV1的动作电压后，导通所述换流支路的开关S3，断开所述主通流支路的半控器件组G1和半控器件组G3，主通流支路完全断开；控制换流支路的开关S3进行高频通断，涌流在所述换流支路和所述吸能支路吸收之间切换，降低流入系统的过电流；当系统电流被限流至设定过电流阈值以下，控制主通流支路的半控器件组G1、半控器件组G3和全控器件S1重新导通，电流正常流过主通流支路，实现固态断路器的右侧容性负载接入软起动；

系统左侧接入容性负载，控制所述主通流支路的全控器件S1关断，在全控器件S1两端电压达到避雷器MOV1的动作电压后，导通所述换流支路的开关S2，断开所述主通流支路的半控器件组G2和半控器件组G4，主通流支路完全断开；控制换流支路的开关S2进行高频通断，涌流在所述换流支路和所述吸能支路吸收之间切换，降低流入系统的过电流；当系统电流被限流至设定过电流阈值以下，控制主通流支路的半控器件组G2、半控器件组G4和全控器件S1重新导通，电流正常流过主通流支路，实现固态断路器的左侧容性负载接入软起动。

2.根据权利要求1所述的可双向开断和软起动的混合器件固态断路器，其特征在于，所述半控器件组G1、半控器件组G2、半控器件组G3和半控器件组G4均为一组串联的低损耗半控型半导体器件。