[發明專利]一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構及其控制策略

有效

• 申請號: 201910077920.6
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109787187B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 王鹿軍;馮博宇;王鈺;吳鐵洲;周傳建;李擁軍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/04
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;劉丹

1.一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，包括兩個輸入輸出端口P1和P2、一個電容C、兩個晶閘管Q1和Q2、一個雙向晶閘管Q3、兩個開關管S1和S2、一個電阻R和一個壓敏電阻MOV，其特征在于：

(1)開關管S1和S2為全控型半導體器件，包括但不限于IGBT、MOS管、GTO、IGCT器件；

(2)開關管S1和S2并聯連接；

(3)晶閘管Q1和Q2反向并聯后與電容C進行串聯；

(4)雙向晶閘管Q3和電阻R串聯后，與壓敏電阻MOV并聯，與電容C并聯；

(5)開關管S1的集電極與開關管S2的發射極，與晶閘管Q1的陽極，與晶閘管Q2的陰極相連；

(6)開關管S1的發射極與開關管S2的集電極，與電阻R的一極，與電容C的一極，與壓敏電阻MOV的一極相連；

(7)電容C的另一極與晶閘管Q1的陰極，與晶閘管Q2的陽極，與雙向晶閘管Q3的陽極，與壓敏電阻MOV的另一極相連；

(8)輸入輸出端口P1連接在開關管S1的集電極與開關管S2的發射極連接點處，輸入輸出端口P2連接在開關管S1的發射極與開關管S2的集電極連接點處。

2.如權利要求1所述的一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，其特征在于：所述電路通過輸入輸出端口P1和輸入輸出端口P2串聯在直流電網的正極接線或負極接線上，功能是阻斷來自電路兩端的短路電流。

3.如權利要求1或2所述的一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，其特征在于：當電路串聯在直流電網中，不啟動阻斷功能時，電路通過控制開關管S1和S2來導通電路；其中電路通過控制開關管S1、晶閘管Q1的控制極信號為高電平，開關管S2、晶閘管Q2、雙向晶閘管Q3的控制極信號為低電平，讓電流沿著P1-S1-P2路徑流通；電路通過開關管S2、晶閘管Q2控制極信號為高電平，開關管S1、晶閘管Q1、Q3的控制極信號為低電平，讓電流沿著P2-S2-P1路徑流通；電流雙向通過電路，開關管S1和S2由于阻抗較小，導通電路基本不產生壓降。

4.如權利要求1或2所述的一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，其特征在于：當電路串聯在直流電網中，啟動阻斷功能時，電路通過控制開關管S1和S2，晶閘管Q1和Q2來是實現電路的阻斷功能；其中電路通過控制開關管S1的控制極信號由高電平變為低電平，開關管S2、晶閘管Q2、晶閘管Q3保持為低電平，晶閘管Q1保持為高電平，讓電流沿著P1-Q1-C-P2的路徑流通；電路通過開關管S2的控制極信號由高電平變為低電平，開關管S1、晶閘管Q1、晶閘管Q3保持為低電平，晶閘管Q2保持為高電平，讓電流沿著P2-C-Q2-P1的路徑流通；此時電流給電容C單方向充電，最終使得電容C電壓足夠高，阻斷P1、P2間電流。

5.如權利要求3所述的一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，其特征在于：當電路成功阻斷短路電流且確認故障清除后，電路恢復到不啟動阻斷功能狀態，此時雙向晶閘管Q3導通一段時間，使得電容C對電阻R進行放電，將電容C中存儲的能量泄放掉。

6.如權利要求1或2所述的一種新型的雙向直流短路電流阻斷電路拓撲結構，其特征在于：壓敏電阻MOV對電容C起到保護作用，當電容C因短路電流充電而導致兩端電壓過高時，MOV將能量釋放掉。