[發明專利]一種直流電子開關及其開關功率模塊

在審

• 申請號: 201710209114.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107124167A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 胡四全;何青連;范彩云;韓坤;王宇丁;劉路路;夏克鵬
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼集團有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/74
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 崔旭東

技術領域

本發明涉及一種直流電子開關及其開關功率模塊，屬于直流輸電技術領域。

背景技術

目前，直流電子開關的拓撲主要由正反向串聯結構的IGBT子模塊和單級H橋結構的IGBT子模塊串聯構成，由于IGBT分斷電流的能力有限，此時為了提高直流電子開關分斷電流的能力，需要并聯多個IGBT，而單個IGBT的價格較高，造成每個子模塊需要的IGBT成倍增加，直流電子開關設備總的成本居高不下。

因此，如何在降低直流電子開關制造成本的前提下提高直流電子開關的電流分斷能力，成為直流電子開關研究中亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流電子開關及其開關功率模塊，用于解決在降低直流電子開關制造成本的前提下提高直流電子開關的電流分斷能力這一技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種直流電子開關，包括以下方案：

直流電子開關方案一：包括一個或串聯連接的至少兩個開關功率模塊，所述開關功率模塊為H橋模塊，包括并聯的第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂、第二橋臂均由兩個不控器件閥組同向串聯而成；所述第一橋臂的兩個不控器件閥組的串聯點為所述開關功率模塊的輸入/輸出端，所述第二橋臂的兩個不控器件閥組的串聯點為所述開關功率模塊的輸出/輸入端；所述開關功率模塊還包括電容支路以及同向并聯連接的至少兩條全控器件支路，所述電容支路、全控器件支路與所述第一橋臂、第二橋臂并聯。

直流電子開關方案二：在直流電子開關方案一的基礎上，所述電容支路串設有電容以及用于在電容充電時導通在電容放電時截止的充電二極管，所述電容的兩端并聯有放電電阻。

直流電子開關方案三、四：分別在直流電子開關方案一、二的基礎上，所述不控器件閥組由一個或者至少兩個同向串聯的二極管構成。

直流電子開關方案五、六：分別在直流電子開關方案一、二的基礎上，所述全控器件支路由一個或者至少兩個同向串聯的全控器件構成。

直流電子開關方案七、八：分別在直流電子開關方案一、二的基礎上，該直流電子開關的兩端連接有避雷器耗能支路。

直流電子開關方案九、十：分別在直流電子開關方案七、八的基礎上，所述避雷器耗能支路包括一個或至少兩個串聯連接的避雷器。

直流電子開關方案十一、十二：分別在直流電子開關方案五、六的基礎上，所述全控器件為IGBT。

本發明還提供了一種開關功率模塊，包括以下方案：

開關功率模塊方案一：所述開關功率模塊為H橋模塊，包括并聯的第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂、第二橋臂均由兩個不控器件閥組同向串聯而成；所述第一橋臂的兩個不控器件閥組的串聯點為所述開關功率模塊的輸入/輸出端，所述第二橋臂的兩個不控器件閥組的串聯點為所述開關功率模塊的輸出/輸入端；所述開關功率模塊還包括電容支路以及同向并聯連接的至少兩條全控器件支路，所述電容支路、全控器件支路與所述第一橋臂、第二橋臂并聯。

開關功率模塊方案二：在開關功率模塊方案一的基礎上，所述電容支路串設有電容以及用于在電容充電時導通在電容放電時截止的充電二極管，所述電容的兩端并聯有放電電阻。

開關功率模塊方案三、四：分別在開關功率模塊方案一、二的基礎上，所述不控器件閥組由一個或者至少兩個同向串聯的二極管構成。

開關功率模塊方案五、六：分別在開關功率模塊方案一、二的基礎上，所述全控器件支路由一個或者至少兩個同向串聯的全控器件構成。

開關功率模塊方案七、八：分別在開關功率模塊方案五、六的基礎上，所述全控器件為IGBT。

開關功率模塊方案九、十：分別在開關功率模塊方案一、二的基礎上，該開關功率模塊的兩端連接有避雷器耗能支路。

開關功率模塊方案十一、十二：分別在開關功率模塊方案九、十的基礎上，所述避雷器耗能支路包括一個或至少兩個串聯連接的避雷器。

本發明的有益效果是：

通過將傳統H橋模塊第一橋臂和第二橋臂中價格昂貴的全控器件替換成不控器件閥組，降低了直流電子開關的制造成本；采用多條全控器件支路與所述第一橋臂、第二橋臂并聯連接，不僅保留了傳統H橋模塊雙向切斷電流的能力，同時提高了直流電子開關的電流分斷能力。

進一步的，電容支路包括串聯連接的電容和充電二極管，電容的兩端并聯有放電電阻，在全控器件支路關斷過程中，由于充電二極管的反串聯作用，電容只能通過放電電阻進行放電，不能對全控器件支路放電，有效避免了全控器件支路中的全控器件燒壞的現象。