[實(shí)用新型]雙向H橋IGCT固態(tài)斷路器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020454024.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212231083U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李穩(wěn)根;廖曉斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東福德電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02H7/26
• 分類(lèi)號(hào): H02H7/26;H02H9/04
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

本實(shí)用新型涉及一種通態(tài)損耗低的雙向H橋IGCT固態(tài)斷路器，包括四條二極管支路L1、L2、L3、L4，所述二極管支路L1、二極管支路L2以相同導(dǎo)通方向相接從而形成支路J1，所述二極管支路L3、二極管支路L4以相同導(dǎo)通方向相接從而形成支路J2，所述支路J1、支路J2反向并聯(lián)；還包括IGCT集群，所述IGCT集群具有多只相互連接的IGCT器件，所述IGCT集群的一端連接至支路J1、支路J2之間的其中一個(gè)接點(diǎn)，所述IGCT集群的另一端連接至支路J1、支路J2之間的另一個(gè)接點(diǎn)。本實(shí)用新型的雙向H橋IGCT固態(tài)斷路器具有通態(tài)損耗低，斷路器的效率高，電流分?jǐn)嗄芰?qiáng)，開(kāi)關(guān)元件少，保護(hù)時(shí)間短的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)100us內(nèi)的微秒級(jí)可靠關(guān)斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及直流電網(wǎng)故障保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向H橋IGCT固態(tài)斷路器。

背景技術(shù)

區(qū)別于傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)，直流電網(wǎng)在發(fā)生短路時(shí)，由于沒(méi)有電壓過(guò)零點(diǎn)，常規(guī)斷路器無(wú)法瞬間關(guān)斷直流大電流，進(jìn)行故障保護(hù)，因而雙向直流固態(tài)斷路器應(yīng)運(yùn)而生，正在發(fā)展中的直流電網(wǎng)，尤其是船舶的綜合電力系統(tǒng)離不開(kāi)高壓大功率能快速關(guān)斷的雙向直流固態(tài)斷路器的應(yīng)用。

近幾年，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)成功的雙向直流固態(tài)斷路器多為混合式斷路器，關(guān)斷時(shí)間一般在3毫秒以上，難以滿足大型船舶直流電網(wǎng)需要微秒級(jí)快速關(guān)斷的短路故障保護(hù)要求。尤其是針對(duì)特殊用途的船舶，其直流電網(wǎng)電壓上升到10kV以上后，對(duì)直流斷路器的快速關(guān)斷和系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求。由于目前市場(chǎng)上尚不具備該類(lèi)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)這種微秒級(jí)快速關(guān)斷型固態(tài)斷路器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型出于能耗考慮，旨在提供一種整機(jī)通態(tài)損耗低的雙向直流固態(tài)斷路器，用于實(shí)現(xiàn)100us內(nèi)的可靠關(guān)斷。

本實(shí)用新型的技術(shù)研發(fā)思路如下所示：

目前，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)雙向直流固態(tài)斷路器主要有半控器件型結(jié)構(gòu)、全控器件H橋式結(jié)構(gòu)、全控器件反并聯(lián)結(jié)構(gòu)、全控器件反串聯(lián)結(jié)構(gòu)四種方案，電氣拓?fù)渚唧w為：

(1)半控器件型結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖1，半控器件型結(jié)構(gòu)的核心為反向并聯(lián)的半控器件，如圖中所示兩條可控硅支路，當(dāng)能量正向流動(dòng)時(shí)，開(kāi)通正向串聯(lián)的可控硅Ty1，能量正向流動(dòng)，如果能量需要反向流動(dòng)，關(guān)掉Ty1，開(kāi)通Ty2，能量即可反向流動(dòng)。

(2)全控器件H橋式結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖2，全控器件H橋式結(jié)構(gòu)需要四組二極管組件及一組全控器件實(shí)現(xiàn)雙向通流及分?jǐn)啵渲校O管組件D1、全控器件T1以及二極管組件D4實(shí)現(xiàn)正向通流回路，而二極管組件D3、全控器件T1以及二極管組件D2實(shí)現(xiàn)反向通流回路。

(3)全控器件反并聯(lián)結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖3，全控器件反并聯(lián)結(jié)構(gòu)需要兩組二極管組件及兩組全控器件實(shí)現(xiàn)雙向通流及分?jǐn)啵渲校蛲鲿r(shí)，開(kāi)通全控器件T1以及二極管組件D1，此時(shí)全控器件T2關(guān)斷，反向通流時(shí)，開(kāi)通全控器件T2以及二極管組件D2，此時(shí)全控器件T1關(guān)斷。

(4)全控器件反串聯(lián)結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖4，全控器件反串聯(lián)結(jié)構(gòu)需要兩組二極管組件及兩組全控器件，正向通流時(shí)，開(kāi)通全控器件T1以及二極管組件D2，此時(shí)全控器件T2關(guān)斷；反向通流時(shí)，開(kāi)通全控器件T2以及二極管組件D1，此時(shí)全控器件T1關(guān)斷。

上述四種方案中，若采用半控器件型結(jié)構(gòu)來(lái)制作10KV/5KA雙向直流固態(tài)斷路器，其最大技術(shù)瓶頸在于主回路采用的是半控器件，即晶閘管，因而難以保證主回路在100us內(nèi)可靠關(guān)斷，具體理由如下：