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[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

專利信息
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
地址: 400044 重*** 國省代碼: 重慶;50
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 sicmosfet 直流 固態(tài) 斷路器 抑制 過電壓 裝置
【說明書】:

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:

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