[發(fā)明專利]一種基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710565467.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN107171292B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;廖興林;黃樟堅(jiān);謝翔杰;王坤;姚然;胡姚剛;何蓓
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/20
• 分類號(hào): H02H7/20;H02H9/04
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置，屬于直流固態(tài)斷路器技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包含直流固態(tài)斷路器，還包括電流檢測系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、功率半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)器件、緩沖電路支路和能量吸收支路，緩沖電路支路由壓敏電阻構(gòu)成，用于抑制直流固態(tài)斷路器關(guān)斷初期的過電壓；能量吸收支路也由壓敏電阻構(gòu)成，用于吸收直流系統(tǒng)寄生電感的能量。通過緩沖電路部分和能量吸收部分的合理配置，可以顯著抑制SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器關(guān)斷初期的過電壓。本發(fā)明提供的基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置，簡單有效且能夠提高直流固態(tài)斷路器的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流固態(tài)斷路器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置。

背景技術(shù)

直流固態(tài)斷路器要求能迅速隔離和清除故障，是直流系統(tǒng)不可或缺的設(shè)備之一。隨著碳化硅(Silicon Carbide,SiC)技術(shù)的不斷進(jìn)步，由碳化硅金屬氧化物場效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,SiC MOSFET)構(gòu)成的直流固態(tài)斷路器因其開關(guān)速度快，導(dǎo)通損耗低，且能工作在較高環(huán)境溫度下，近年來在配電網(wǎng)應(yīng)用中受到關(guān)注。然而，相比Si 器件，SiC MOSFET關(guān)斷速度快，高達(dá)幾十ns，很容易導(dǎo)致較大的瞬時(shí)電壓尖峰，因此，如何抑制SiC MOSFET關(guān)斷過程中的電壓振蕩，降低峰值電壓，對于直流固態(tài)斷路器以及直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。目前常用的電阻-電容(resistance capacitance,RC)和電阻- 電容-二極管(resistance capacitance diode,RCD)緩沖電路的方法參數(shù)的選擇與匹配需考慮多種因素，在實(shí)際使用過程中存在一定的難度；而采用增加?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)電阻的方法，延長了關(guān)斷時(shí)間，增加了斷路器損耗，犧牲掉了SiCMOSFET的優(yōu)勢，還可能由于關(guān)斷時(shí)間過長導(dǎo)致功率器件的PN結(jié)過熱，損壞器件；采用di/dt控制電路的方法，實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜，元器件太多，可靠性也會(huì)受到一定程度的影響。因此，為了解決SiC MOSFET用于直流固態(tài)斷路器易出現(xiàn)的關(guān)斷初期電壓過沖問題，急需一種簡單且有效的一種方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置，從而有效實(shí)現(xiàn)基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器關(guān)斷初期過電壓的抑制，有利于提高直流固態(tài)斷路器的可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于SiC MOSFET直流固態(tài)斷路器抑制關(guān)斷過電壓的裝置，包含直流固態(tài)斷路器，所述直流固態(tài)斷路器還包括電流檢測系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和功率半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)器件；所述功率半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)器件設(shè)置在主電路中用于主電路的分合，所述電流檢測系統(tǒng)用于檢測所述直流固態(tài)斷路器的主電路電流，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收來自電流檢測系統(tǒng)的信號(hào)，并控制所述功率半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)器件的分合；

所述電流檢測系統(tǒng)用于檢測電路是否發(fā)生故障和確定斷路器關(guān)斷時(shí)刻；

所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于控制直流固態(tài)斷路器正常工作和分?jǐn)啵?/p>

所述功率半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)器件用于維持直流系統(tǒng)正常工作和故障時(shí)切斷故障電流保證直流系統(tǒng)安全；

所述直流固態(tài)斷路器還包括緩沖電路支路和能量吸收支路，所述緩沖電路支路為由壓敏電阻構(gòu)成的緩沖電路，用于抑制所述直流固態(tài)斷路器關(guān)斷初期的過電壓；

所述能量吸收支路為由壓敏電阻構(gòu)成的能量吸收電路，用于吸收直流系統(tǒng)寄生電感的能量。

進(jìn)一步，所述壓敏電阻構(gòu)成的緩沖電路和所述壓敏電阻構(gòu)成的能量吸收電路按照公式：