[发明专利]基于电容储能的固态直流断路器及其控制方法

摘要

本发明提供了一种基于电容储能的固态直流断路器及其控制方法，该固态直流断路器包括主开关晶闸管、限流电抗器及限流电抗器的续流电路、储能关断单元；其中主开关晶闸管的阳极连接直流电源正极，主开关晶闸管的阴极经限流电抗器与一个负载相连，限流电抗器的续流电路并联在限流电抗器两端，储能关断单元接在主开关晶闸管阴极与直流电源负极之间。本发明采用模拟电路实现控制，控制电路简单且响应延迟小。

主权项

1.一种基于电容储能的固态直流断路器，其特征在于，包括主开关晶闸管、限流电抗器及限流电抗器的续流电路、储能关断单元；其中主开关晶闸管的阳极连接直流电源正极，主开关晶闸管的阴极经限流电抗器与一个负载相连，限流电抗器的续流电路并联在限流电抗器两端，储能关断单元接在主开关晶闸管阴极与直流电源负极之间；所述限流电抗器用于限制故障电流的上升速度，使得储能关断单元的放电电流大于故障电流，从而使主开关晶闸管电流过零，实现电路的分断；所述电抗器的续流电路包括第一电阻和第一二极管；第一电阻用于在主开关晶闸管进入阻断状态后将存储在电抗器中的能量快速消耗掉，以减小电抗器的电流应力和热应力，若所用电抗器绝缘强度较高，第一电阻可省去；第一二极管用于限制续流方向，其阴极与主开关晶闸管阴极相连，在非故障状态下其处于阻断状态，在故障状态下，当电抗器承受反向电压时其进入导通状态，为电抗器提供续流支路，用于减小主开关晶闸管的电压应力；所述储能关断单元由两组反向并联的阻容充电支路及在两组阻容之间跨接的限流放电开关构成，其中限流放电开关由限流电阻与晶闸管或逆阻型全控半导体器件串联构成；非故障状态下限流放电开关处于阻断状态，当负载需要通电时，主开关晶闸管被触发导通，两组反向并联的阻容单元分别独立充电，储能结束时，两组电容的电压均与直流电源电压持平；发生故障时限流放电开关被触发导通，两组电容经限流电阻串联后接在主开关晶闸管阴极与直流系统负极之间，使得主开关晶闸管承受反向电压，足够大的电容放电电流使主开关晶闸管电流过零并关断。