[發明專利]一種雙向Γ源直流零電流分斷固態斷路器

在審

• 申請號: 202010986664.5
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112309743A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 宋衛章;安寧;韓鎮鴻
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54;H01H71/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發明公開了一種雙向Γ源直流零電流分斷固態斷路器，包括電源，電源的正極連接有H橋二極管a的陽極和b的陰極，電源的負級連接線路電感，二極管a的陰極連接開關晶閘管的陽極，開關晶閘管的陰極連接有變壓器原邊電感耦合端，變壓器原邊電感非耦合端連接二極管c的陽極，二極管c的陰極連接有源負載，有源負載連接線路電感，構成了Γ斷路器的主電路；開關管的陰極還連接變壓器副邊電感的耦合端，變壓器副邊電感非耦合端與電容一端相連，電容的另一端接后級負載，解決了現有技術中存在的直流斷路器要求功率雙向流動的問題。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種雙向Γ源直流零電流分斷固態斷路器。

背景技術

與交流輸電相比，直流輸電在相同體積輸電裝置情況下能輸送更大容量電能，更靈活的電能管理，較高的系統冗余和不存在無功系統可靠性更高等優勢，但是，直流微電網有一些難題尚未得到很好地解決。直流系統中集成了很多敏感負載和大量變流器，直流短路故障將嚴重影響敏感負載的供電連續性和可靠性，且直流系統電流沒有自然過零點，必須采用一定的技術手段迫使電流過零，才能實現類似交流過流關斷。故障電流的上升率很高，因此直流短路故障零電流關斷非常具有挑戰性，其仍是直流輸電和電源系統中的主要技術障礙之一。

所存在的解決方案中，機械式斷路器存在分斷短路故障時間過長、熄弧困難等問題，全固態斷路器的故障限流與隔離又需要快速的故障檢測和嚴格的時序判斷，混合式斷路器糅合了上述兩種斷路器，雖繼承了兩者優勢，但技術難度復雜、成本高昂。其中，半固態Z源斷路器以快速響應、自然換向、無需檢測控制系統、價格便宜等優點受到了廣泛關注，但Z源斷路器存在共地、故障電源環流等問題，而且雙向拓撲主要通過反并聯晶閘管和以公共電容為起點將兩個阻抗網絡斷路器反向串聯等方法來控制電流流向實現雙向，引入了過多開關器件和電感元件，增加了故障電流的延遲控制和電路成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙向Γ源直流零電流分斷固態斷路器，解決了現有技術中存在的直流斷路器要求功率雙向流動的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種雙向Γ源直流零電流分斷固態斷路器，包括電源，電源的正極連接有H橋二極管a的陽極和b的陰極，電源的負級連接線路電感，二極管a的陰極連接開關晶閘管的陽極，開關晶閘管的陰極連接有變壓器原邊電感耦合端，變壓器原邊電感非耦合端連接二極管c 的陽極，二極管c的陰極連接有源負載，有源負載連接線路電感，構成了Γ斷路器的主電路；開關管的陰極還連接變壓器副邊電感的耦合端，變壓器副邊電感非耦合端與電容一端相連，電容的另一端接后級負載。

本發明的特點還在于：

二級管a、二級管b、二級管c、二級管d依次呈H橋結構擺放，二級管a陽極和二級管b陰極串聯與直流電源相連，二級管b和二級管c陽極串聯與變壓器原邊電感非耦合端連接，二級管d陽極和二級管c陰極串聯與有源負載連接，二級管a和二級管d陰極串聯與開關晶閘管陽極連接。

變壓器原邊電感的耦合端連接有緩沖吸收二極管a的陰極，緩沖吸收二極管a陽極連接有緩沖吸收電阻a，緩沖吸收電阻a連接變壓器原邊電感的另一端，構成了變壓器原邊緩沖吸收電路。變壓器副邊電感的耦合端連接有緩沖吸收二極管b的陽極，緩沖吸收二極管b陰極連接有緩沖吸收電阻b，緩沖吸收電阻b連接變壓器副邊電感的非耦合端，構成了變壓器副邊緩沖吸收電路。

選用開關為晶閘管，其陽極與H橋二極管a和二極管d的陰極連接，陰極與變壓器原邊電感、原邊電感的耦合端相連。

電源為雙向電源。