[發(fā)明專利]一種單相主動滅弧式短路保護裝置的功率電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810416268.1
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN110445359A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 張磊;周長安
• 申請（專利權）人: 北京北秦安全技術有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 羅煥清

本發(fā)明公開了一種單向主動滅弧式短路保護裝置的功率電路，涉及斷路器技術領域，在IGBT電路關斷時，由于輸入電網(wǎng)端Lin與輸出負載端Lout之間由于短路產(chǎn)生的寄生電感及輸出負載端Lout的感性負載的原因，IGBT電路兩端沒有泄流回路，導致IGBT電路兩端的電壓持續(xù)升高，直到把IGBT電路過壓擊穿，導致電路損壞，其技術方案要點是包括功率模塊：功率模塊，電連接于輸入電網(wǎng)端Lin與輸出負載端Lout的之間，且用于控制輸入電網(wǎng)端Lin與輸出負載端Lout的之間電網(wǎng)通斷的IGBT電路；所述IGBT電路上設有電壓瞬態(tài)抑制管。達到了防止IGBT電路因寄生電感而過壓擊穿的技術效果。

技術領域

本發(fā)明涉及斷路器技術領域，更具體地說，它涉及一種單相主動滅弧式短路保護裝置的功率電路。

背景技術

斷路器在配電系統(tǒng)中不但可以接通和分斷正常負荷電流，還可以斷開短路故障電流，能夠及時有效的切除短路故障，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

傳統(tǒng)的斷路器在短路時由機械開關自動跳閘將電源供電系統(tǒng)斷開，由于其內(nèi)部機械開關的固有特性，其切斷電源供電系統(tǒng)的時間較長，通常在幾十毫秒至數(shù)百毫秒之間，因短路處接觸電阻小，易導致供電回路的電流急劇增大、供電回路導體的溫度急劇上升、短路點產(chǎn)生很強的危險電弧火花，其產(chǎn)生的高溫和電弧極易引起火災或觸電等安全事故。

目前有主動滅弧式短路保護裝置采用的電流傳感器采集電路中的電流，然后把數(shù)據(jù)提供給數(shù)字控制器，通過運算判斷是否短路的方法來實現(xiàn)，但這種方案弊端是電流傳感器存在轉(zhuǎn)換時間，程序運行需要時間，從短路到切斷供電需要幾十甚至上百微秒的時間。

正常工作情況下，電流由Lin流出經(jīng)過單向主動滅弧式短路保護裝置和負載流回電網(wǎng)。

如果在正半周時，在輸入電網(wǎng)端Lout與輸出負載端Nout之間由于短路出現(xiàn)長線路配電系統(tǒng)中的寄生電感，會使電感中的電流能量沒有泄放回路，將以電壓的形式加到單向主動滅弧式短路保護裝置的兩端，IGBT電路兩端的電壓將持續(xù)升高，直到把IGBT電路過電壓擊穿后，能量回饋到電網(wǎng)，故而如何防止IGBT電路擊穿是一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種主動滅弧式短路保護裝置的功率電路，具有防止IGBT電路因寄生電感而過壓擊穿的目的。

本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：

一種單向主動滅弧式短路保護裝置的功率電路，包括功率模塊，電連接于輸入電網(wǎng)端Lin與輸出負載端Lout的之間，且用于控制輸入電網(wǎng)端Lin與輸出負載端Lout之間電網(wǎng)通斷的IGBT電路；所述IGBT電路包括第八二極管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第九二極管、第四絕緣柵雙極型晶體管、第十二雙向TVS管和第十一雙向TVS管；所述第八二極管的負極與輸入電網(wǎng)端Lin相連且正極接地；所述第九二極管的負極與輸出負載端Lout相連且正極接地；所述第二絕緣柵雙極型晶體管的集電極與第八二極管的負極耦接，其發(fā)射極接地；所述第四絕緣柵雙極型晶體管的集電極與第九二極管的負極耦接，其發(fā)射極接地；所述IGBT電路上設有電壓瞬態(tài)抑制管；所述電壓瞬態(tài)抑制管包括第七雙向TVS管，所述第七雙向TVS管的一端與輸入電網(wǎng)端Lin電連接，另一端與輸出負載端Lout相連。

通過采用上述方案，在正常工作時，電流由輸入電網(wǎng)端Lin發(fā)出經(jīng)過第二絕緣柵雙極型晶體管、第九二極管和負載流回電網(wǎng)，在電流反向時，電流經(jīng)過負載、第四絕緣柵雙極型晶體管和第八二極管流回電網(wǎng)，結(jié)構簡單精巧。

通過在IGBT電路兩端并聯(lián)電壓瞬態(tài)抑制管，用于IGBT電路在關斷時，為感性負載提供泄流回路，鉗位IGBT電路兩端的電壓，防止其過壓擊穿；電壓瞬態(tài)抑制管也是帶感性負載時，關斷時，提供泄流回路，保護IGBT電路不會過壓擊穿，提高可靠性。