[發明專利]一種基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置

有效

• 申請號: 201710565467.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107171292B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李輝;廖興林;黃樟堅;謝翔杰;王坤;姚然;胡姚剛;何蓓
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H9/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置，屬于直流固態斷路器技術領域，該裝置包含直流固態斷路器，還包括電流檢測系統、驅動系統、功率半導體固態開關器件、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成，用于抑制直流固態斷路器關斷初期的過電壓；能量吸收支路也由壓敏電阻構成，用于吸收直流系統寄生電感的能量。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直流固態斷路器關斷初期的過電壓。本發明提供的基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置，簡單有效且能夠提高直流固態斷路器的可靠性。

技術領域

本發明屬于直流固態斷路器技術領域，涉及一種基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置。

背景技術

直流固態斷路器要求能迅速隔離和清除故障，是直流系統不可或缺的設備之一。隨著碳化硅(Silicon Carbide,SiC)技術的不斷進步，由碳化硅金屬氧化物場效應管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,SiC MOSFET)構成的直流固態斷路器因其開關速度快，導通損耗低，且能工作在較高環境溫度下，近年來在配電網應用中受到關注。然而，相比Si 器件，SiC MOSFET關斷速度快，高達幾十ns，很容易導致較大的瞬時電壓尖峰，因此，如何抑制SiC MOSFET關斷過程中的電壓振蕩，降低峰值電壓，對于直流固態斷路器以及直流系統的安全可靠運行具有重要意義。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的選擇與匹配需考慮多種因素，在實際使用過程中存在一定的難度；而采用增加柵極驅動電阻的方法，延長了關斷時間，增加了斷路器損耗，犧牲掉了SiCMOSFET的優勢，還可能由于關斷時間過長導致功率器件的PN結過熱，損壞器件；采用di/dt控制電路的方法，實現過于復雜，元器件太多，可靠性也會受到一定程度的影響。因此，為了解決SiC MOSFET用于直流固態斷路器易出現的關斷初期電壓過沖問題，急需一種簡單且有效的一種方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置，從而有效實現基于SiC MOSFET直流固態斷路器關斷初期過電壓的抑制，有利于提高直流固態斷路器的可靠性。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于SiC MOSFET直流固態斷路器抑制關斷過電壓的裝置，包含直流固態斷路器，所述直流固態斷路器還包括電流檢測系統、驅動系統和功率半導體固態開關器件；所述功率半導體固態開關器件設置在主電路中用于主電路的分合，所述電流檢測系統用于檢測所述直流固態斷路器的主電路電流，所述驅動系統接收來自電流檢測系統的信號，并控制所述功率半導體固態開關器件的分合；

所述電流檢測系統用于檢測電路是否發生故障和確定斷路器關斷時刻；

所述驅動系統用于控制直流固態斷路器正常工作和分斷；

所述功率半導體固態開關器件用于維持直流系統正常工作和故障時切斷故障電流保證直流系統安全；

所述直流固態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成的緩沖電路，用于抑制所述直流固態斷路器關斷初期的過電壓；

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

進一步，所述壓敏電阻構成的緩沖電路和所述壓敏電阻構成的能量吸收電路按照公式：