[發明專利]一種雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置

在審

• 申請號: 201910000030.5
• 申請日: 2019-01-01
• 公開（公告）號: CN109638769A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 耿鵬;葛啟楨;李晨;龔博;張澤宇
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置，能夠解決直流系統中的保護問題，采用電力電子器件作為固態開關，雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置回路中串入直流電抗器限制電流變化率，主回路中利用電力電子功率組件的反并聯二極管在開關關斷時續流；本發明能夠設置于直流電力系統的一次回路上，起到通流、隔離和保護的作用。

技術領域

本發明屬于電力技術領域，具體涉及一種雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置，適用于直流系統的保護。

背景技術

隨著電力推進艦船功率不斷提升，艦船電網短路電流水平迅速提高，現有的母聯保護裝置如油母聯開關、空氣母聯開關等，動作速度慢，滅弧困難，遮斷容量受到限制，難以滿足急劇增大的斷流容量要求。

電力電子直流保護裝置采用電力電子器件作為無觸點負荷控制裝置，克服了機械式母聯屏的缺點，在系統關斷過程不會產生電弧，延長開關壽命，避免開關投切過程中引起的操作過電壓，設備的絕緣水平大幅降低，由于操作不當導致設備損壞也可大大減少。

同時，由于電力電子器件的通斷時間在微秒甚至納秒級，因此電力電子直流保護裝置的動作速度大大提高。該電力電子直流保護裝置能夠大幅提高艦船直流組網綜合電力系統的可靠性和安全性。

發明內容

本發明的目的是設計一種雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置，利用電力電子技術提高直流開關的動作速度、可靠性、安全性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種雙相全橋拓撲的電力電子直流保護裝置，包括位于左右兩側的兩個正負直流母排以及分別連接在直流母排正負極之間的支撐電容C1和C2、兩組雙相全橋功率組件以及連接在兩雙相全橋功率組件之間的兩個直流電抗器，直流電抗器位于直流母排正負極之間以限制回路的電流變化率di/dt，左側的一組雙相全橋功率組件由電力電子器件T1～T4組成，串聯的電力電子器件T1、T2和串聯的電力電子器件T3、T4均與支撐電容C1并聯，右側的另一組雙相全橋功率組件由電力電子器件T5～T8組成，串聯的電力電子器件T5、T6和串聯的電力電子器件T7、T8均與支撐電容C2并聯，一個直流電抗器一端連接在電力電子器件T3、T4之間另一端連接在電力電子器件T5、T6之間，一個直流電抗器一端連接在電力電子器件T1、T2之間另一端連接在電力電子器件T7、T8之間，所述的電力電子器件T1～T8上反并聯有二極管D1～D8，關斷時刻電力電子器件T1～T8全部封鎖脈沖，直流電抗器上的電流經過二極管D1～D8、直流電抗器和支撐電容C1和C2構成的回路續流，正常通流允許電流雙相流動。

進一步，當該裝置兩側直流母排的電壓相差較大的情況下進行閉合操作時，能夠通過電力電子器件與直流電抗器構成的斬波器實現單側母線對另一側母線的預充電。

進一步，所述的電力電子器件為開關管。

更進一步，還包括控制系統；所述的控制系統通過測量直流電抗器上的電流和兩側支撐電容C1和C2的電壓，當發生：a，電流超過限制值；b，電流的變化路超過限制值；c，電壓壓差超過限制值；上述三種情況之一時，保護裝置動作，斷開兩側連接。

本發明產生的有益效果是：

本發明采用電力電子器件作為固態開關，回路中串入直流電抗器限制電流變化率，主回路中利用電力電子功率組件的反并聯二極管在開關關斷時續流，能夠設置于直流電力系統的一次回路上，起到通流、隔離和保護的作用；通過電力電子開關構成的斬波器實現單側母線對另一側母線的預充電，節省了預充電電阻和接觸器回路；其判斷短路故障的判定條件為電流峰值、兩側電壓的壓差和電流的變化率中任何一個條件的異常將導致該保護裝置動作。

附圖說明

圖1為本發明裝置的拓撲圖。

圖2為本發明裝置電流從左往右側流動回路；

圖3為本發明裝置電流從右往左側流動回路；