[发明专利]一种基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置

说明书

本发明涉及一种基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置，属于直流固态断路器技术领域，该装置包含直流固态断路器，还包括电流检测系统、驱动系统、功率半导体固态开关器件、缓冲电路支路和能量吸收支路，缓冲电路支路由压敏电阻构成，用于抑制直流固态断路器关断初期的过电压；能量吸收支路也由压敏电阻构成，用于吸收直流系统寄生电感的能量。通过缓冲电路部分和能量吸收部分的合理配置，可以显著抑制SiC MOSFET直流固态断路器关断初期的过电压。本发明提供的基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置，简单有效且能够提高直流固态断路器的可靠性。

技术领域

本发明属于直流固态断路器技术领域，涉及一种基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置。

背景技术

直流固态断路器要求能迅速隔离和清除故障，是直流系统不可或缺的设备之一。随着碳化硅(Silicon Carbide,SiC)技术的不断进步，由碳化硅金属氧化物场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,SiC MOSFET)构成的直流固态断路器因其开关速度快，导通损耗低，且能工作在较高环境温度下，近年来在配电网应用中受到关注。然而，相比Si 器件，SiC MOSFET关断速度快，高达几十ns，很容易导致较大的瞬时电压尖峰，因此，如何抑制SiC MOSFET关断过程中的电压振荡，降低峰值电压，对于直流固态断路器以及直流系统的安全可靠运行具有重要意义。目前常用的电阻-电容(resistance capacitance,RC)和电阻- 电容-二极管(resistance capacitance diode,RCD)缓冲电路的方法参数的选择与匹配需考虑多种因素，在实际使用过程中存在一定的难度；而采用增加栅极驱动电阻的方法，延长了关断时间，增加了断路器损耗，牺牲掉了SiCMOSFET的优势，还可能由于关断时间过长导致功率器件的PN结过热，损坏器件；采用di/dt控制电路的方法，实现过于复杂，元器件太多，可靠性也会受到一定程度的影响。因此，为了解决SiC MOSFET用于直流固态断路器易出现的关断初期电压过冲问题，急需一种简单且有效的一种方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置，从而有效实现基于SiC MOSFET直流固态断路器关断初期过电压的抑制，有利于提高直流固态断路器的可靠性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于SiC MOSFET直流固态断路器抑制关断过电压的装置，包含直流固态断路器，所述直流固态断路器还包括电流检测系统、驱动系统和功率半导体固态开关器件；所述功率半导体固态开关器件设置在主电路中用于主电路的分合，所述电流检测系统用于检测所述直流固态断路器的主电路电流，所述驱动系统接收来自电流检测系统的信号，并控制所述功率半导体固态开关器件的分合；

所述电流检测系统用于检测电路是否发生故障和确定断路器关断时刻；

所述驱动系统用于控制直流固态断路器正常工作和分断；

所述功率半导体固态开关器件用于维持直流系统正常工作和故障时切断故障电流保证直流系统安全；

所述直流固态断路器还包括缓冲电路支路和能量吸收支路，所述缓冲电路支路为由压敏电阻构成的缓冲电路，用于抑制所述直流固态断路器关断初期的过电压；

所述能量吸收支路为由压敏电阻构成的能量吸收电路，用于吸收直流系统寄生电感的能量。

进一步，所述压敏电阻构成的缓冲电路和所述压敏电阻构成的能量吸收电路按照公式：