[发明专利]一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路及其控制方法有效
申请号: | 202111630412.X | 申请日: | 2021-12-28 |
公开(公告)号: | CN114498546B | 公开(公告)日: | 2023-01-20 |
发明(设计)人: | 余占清;严鑫;曾嵘;屈鲁;甘之正;黄瑜珑;冯健 | 申请(专利权)人: | 清华大学;清华四川能源互联网研究院 |
主分类号: | H02H3/087 | 分类号: | H02H3/087;H02H3/02 |
代理公司: | 北京知联天下知识产权代理事务所(普通合伙) 11594 | 代理人: | 张迎新 |
地址: | 100084*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 混合 双重 直流 断路器 拓扑 电路 及其 控制 方法 | ||
本发明适用于断路器领域,提供了一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路及其控制方法,所述拓扑结构包括并联的主通流支路、转移支路和限压支路。所述主通流支路包括快速机械开关K,所述转移支路由双重桥式模块和振荡支路构成,多个IGCT和电容C1构成第一重桥式结构,也可称为内桥;外桥由多个固态开关构成,双重桥式模块和振荡支路并联,振荡支路由电容C2和固态开关组K3组成。限压支路由多个限压MOV构成。本发明的混合双重桥式直流断路器拓扑电路具有双向通流能力,对器件自身的关断能力要求低,所需器件数量少,成本低,体积小等优势。
技术领域
本发明属于断路器领域,特别涉及一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路及其控制方法。
背景技术
机械式直流断路器可以关断非常大的电流,并具有成本低、损耗小等优点,但其开断速度较慢。固态直流断路器开断速度迅速,但其相关损耗较高且价格昂贵。为了克服两者的缺点,通过将机械式直流断路器和固态直流断路器集成在一个装置上,从而形成混合式直流断路器。混合式直流断路器结合了机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能,用快速机械开关来导通正常运行电流,用固态电力电子器件来分断短路电流,具有通态损耗小、开断时间短、无需专用冷却设备等的优点。
为满足使用过程中对混合式直流断路器迅速开断能力的要求,需要对电子器件本身的性能提出更高的要求,从而造成现有混合式直流断路器的器件数量较多、体积大、成本高。
发明内容
针对上述问题,一方面,本发明公开了一种混合双重桥式直流断路器拓扑电路,所述拓扑电路包括主通流支路、转移支路以及限压支路,所述转移支路和限压支路与主通流支路并联;
所述转移支路包括双重桥式模块和振荡支路;所述双重桥式模块包括内桥、外桥和电容C1,所述电容C1、内桥和外桥依次从内向外层层设置。
进一步地,所述主通流支路包括快速机械开关K。
进一步地,所述内桥包括IGCT1、IGCT2、IGCT3和IGCT4,所述IGCT1和IGCT4同向串联,形成内桥第一支路;所述IGCT2和IGCT3同向串联,形成内桥第二支路;所述内桥第一支路与内桥第二支路同向并联。
进一步地,所述内桥第一支路中的IGCT1的阴极和IGCT4的阳极相连;所述内桥第二支路中的IGCT2的阴极和IGCT3的阳极相连。
进一步地,所述电容C1的一端与IGCT1的阴极以及IGCT4的阳极相连,所述电容C1的另一端与IGCT2的阴极以及IGCT3的阳极相连;所述内桥的内部还设置有限压MOV3,所述限压MOV3与电容C1并联,且限压MOV3两端与电容C1两端相连。
进一步地,所述外桥包括两个固态开关K1和两个固态开关K2,其中一个固态开关K1和其中一个固态开关K2反向串联,形成外桥第一支路;另一个固态开关K1和另一个固态开关K2反向串联,形成外桥第二支路;所述外桥第一支路和外桥第二支路并联。
进一步地,所述外桥第一支路中,固态开关K1的阴极与固态开关K2的阴极相连,所述外桥第二支路中,固态开关K1的阳极与固态开关K2的阳极相连;在所述外桥中,外桥第一支路中的固态开关K1的阳极与外桥第二支路中的固态开关K2的阴极相连,连接点记为外桥第一连接点,所述第一连接点与快速机械开关K的一端、振荡支路的一端以及限压支路的一端相连;外桥第一支路中的固态开关K2的阳极与外桥第二支路中的固态开关K1的阴极相连,连接点记为外桥第二连接点,所述第二连接点与快速机械开关K的另一端、振荡支路的另一端以及限压支路的另一端相连。
进一步地,所述内桥第一支路中IGCT1的阳极与内桥第二支路中IGCT2的阳极相连,连接点记为内桥第一连接点;所述内桥第一支路中IGCT4的阴极与内桥第二支路中IGCT3的阴极相连,连接点记为内桥第二连接点;所述内桥第一连接点与外桥第一支路中的固态开关K1阴极以及固态开关K2阴极相连;所述内桥第二连接点与外桥第二支路中的固态开关K1阳极以及固态开关K2阳极相连。
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