[發明專利]一種直流電子開關

有效

• 申請號: 201810032446.0
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108233908B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 胡四全;范彩云;何青連;韓坤;劉堃;王宇丁;夏克鵬;王昊午;胡學彬
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼集團有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567
• 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

本發明涉及一種直流電子開關，包括第一支路和第二支路，兩支路并聯連接，形成第一并聯端O₁和第二并聯端O₂；第一支路和第二支路中均串設有N個二極管單元，相鄰二極管單元的方向相反；其中N≥3，從O₁到O₂的方向，第一支路中的二極管單元分別記為A₁，A₂，…，A_i，…，A_N，第二支路中的二極管單元分別記為B₁，B₂，…，B_i，…，B_N；A₁的陽極和B₁的陰極均連接O₁，A_i和A_i+1的串聯點以及B_i和B_i+1的串聯點之間連接有全控器件單元，全控器件單元的方向為從一條支路中二極管單元的陰極到另一支路中二極管單元的陽極。本發明通過將多個二極管及IGBT按照一定的結構串并聯組成，所使用的二極管的數量大大減少，降低了混合直流斷路器的造價，結構簡單，便于推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種直流電子開關，屬于高壓直流輸電技術領域。

背景技術

隨著電力電子器件的深入研究，混合式直流斷路器技術得到快速發展。目前，現有的混合式直流斷路器包括并聯連接的主支路、轉移支路和耗能支路，在主支路和轉移支路中均串設有多個開關功率模塊。開關功率模塊的拓撲主要有正反向串聯結構的IGBT子模塊、單級H橋結構的IGBT子模塊、以及二極管橋組成的子模塊等。當將多個這樣的子模塊串聯連接組成高壓開關單元時，均存在所用二極管數量或IGBT元件數量多以及結構復雜等特點，成本較高，給制造帶來較大困難。

例如，公布號為CN107124167A的中國專利申請公開了一種直流電子開關及其開關功率模塊，該開關功率模塊是由4個整流二極管作為橋臂的一個子模塊單元，其電路結構如圖1所示。在該開關功率模塊中，每個橋臂的二極管承受的電壓是一個IGBT兩端的電壓。當將N個這樣的開關功率模塊串聯時，所需要的整流二極管的數目為4N。

因此，由于混合式直流斷路器需要大量的開關功率模塊串聯，在保證應用需求的情況下，如何進一步的減少所用二極管或IGBT元件的數量成為直流斷路器研究中需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流電子開關，用于解決直流斷路器的高壓開關單元所用二極管數量多的問題。

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：

方案一：包括第一支路和第二支路，兩支路并聯連接，形成第一并聯端O₁和第二并聯端O₂；所述第一支路和第二支路中均串設有N個二極管單元，相鄰二極管單元的方向相反；其中N≥3，從O₁到O₂的方向，第一支路中的二極管單元分別記為A₁，A₂，…，A_i，…，A_N，第二支路中的二極管單元分別記為B₁，B₂，…，B_i，…，B_N；A₁的陽極和B₁的陰極均連接O₁，A_i和A_i+1的串聯點以及B_i和B_i+1的串聯點之間連接有全控器件單元，所述全控器件單元的方向為從一條支路中二極管單元的陰極到另一支路中二極管單元的陽極。

方案二：在方案一的基礎上，各全控器件單元的兩端還并聯有與該全控器件單元的方向相同的電容單元，所述電容單元包括串聯連接的二極管和充放電電容，所述二極管的兩端還并聯有電阻。

方案三：在方案一或二的基礎上，各全控器件單元的兩端還并聯有短路開關。