[发明专利]梯桥型双极性固态断路器

说明书

本发明涉及一种梯桥型双极性固态断路器，包括两个并联的导向相反的单向通流梯桥臂，跨接在两个单向通流梯桥臂之间分别连接供电和充电的两个电源支路，两单向通流梯桥臂导通或关断控制两电源支路处于供电、充电、短路保护断开状态；每个单向导通梯桥臂依次包括串联的一个单向全控支路、与所述单向全控支路同向的两个单向支路，所述单向全控支路上并联吸收缓冲支路；一个单向通流梯桥臂中单向全控支路和单向支路串联连接点与另一个单向通流梯桥臂中2个单向支路串联连接点之间控制接入一个电源支路。本发明设计的断路器可以根据电源支路的电压自动平衡功率流动，并通过单向全控支路完成断开重连两个电源。适用于任何电压自适应控制。

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，特别涉及一种梯桥型双极性固态断路器。

背景技术

为实现电力系统的分级断开，尤其是直流微网电力系统的应用中，传统的机械式断路器由于其机械动作以及断路时拉弧带来的不可靠性，机械位移所需要时间较长，等缺点逐渐显现。随半导体技术的发展，大功率半导体应用的固态断路器由于其自带限流特性，关断无机械动作无拉弧，关断时间短等优点，逐渐取代了传统的机械式断路器。

常见的半导体器件具有单向导通以及单向可控关断特性，常常与应用中所需的双向导通以及双向可控关断特性不符合。

利用电力电子电路中常见的不同整流拓扑，对应有着不同的固态断路器拓扑，如：基于全波整流拓扑的专利CN111478296A，CN105281289A等；基于全桥整流拓扑的CN111092410A，CN111478293A等；基于倍压整流和倍流整流的交流系统断路器等。

上述技术的主要优点在于，结构原理简单，控制可靠。但均为单极性断路器拓扑，当应用于双极性微网时，需要在回流线上也安装第二套设备；单极性应用的下元件应力要求高；双极性应用的情况下拓扑天生存在两条线路上断路器关断时间不同步带来的动态均压差的问题；双极性应用情况下拓扑元件多，成本高。

发明内容

针对双端口网络双极性断路情况下所需元件多，双极关断不一致问题，提出了一种梯桥型双极性固态断路器。

本发明的技术方案为：一种梯桥型双极性固态断路器，包括两个并联的导向相反的单向通流梯桥臂，跨接在两个单向通流梯桥臂之间分别连接供电和充电的两个电源支路，两单向通流梯桥臂导通或关断控制两电源支路处于供电、充电、短路保护断开状态；每个单向导通梯桥臂依次包括串联的一个单向全控支路、与所述单向全控支路同向的两个单向支路，所述单向全控支路上并联吸收缓冲支路；一个单向通流梯桥臂中单向全控支路和单向支路串联连接点与另一个单向通流梯桥臂中2个单向支路串联连接点之间控制接入一个电源支路。

进一步，所述单向全控支路为单向导通的全控电路或开关管。

进一步，所述单向全控支路为可单向导通的半导体器件或半导体器件串并联而成的可单向导通支路；所述半导体器件包括全控型器件IGBT、Mosfet、GTO、IGCT其中一种，或可单向全控导通或断开的电路支路。

进一步，所述吸收缓冲支路由MOV型避雷器与RC缓冲电路、Snubber电容、RCD缓冲电路其中的一种或者多种的并联构成，用于抑制单向全控支路的关断过程中带来的电压峰值以及续流缓冲线路电感的残余能量。

进一步，所述单向支路为可单向导通的半导体器件或半导体器件串并联而成可单向导通的支路，所述的半导体器件包括不控型器件二极管、半控型器件晶闸管、全控型器件IGBT、Mosfet、GTO、IGCT其中一种。

进一步，所述两电源支路为同向的直流电源或同频同相的交流电源。