[发明专利]一种基于常通型SIC器件串联结构的固态直流断路器

说明书

本发明公开了一种基于常通型SIC器件串联结构的固态直流断路器，属于电气设备及电气工程技术领域；常通型SIC器件串联结构用于固态直流断路器中对供电线路的分合；电流检测电路用于检测供电线路电流；驱动电路根据电流检测电路的信号做出电流故障的判断，对常通型SIC器件串联结构进行关断控制，隔离短路故障，保护供电系统；其中常通型SIC器件串联结构通过分离式器件电容、电阻和稳压管实现对多个常通型SIC器件的驱动及串联均压。本发明仅需要一个专门的驱动电路控制一个常通型SIC器件即可实现n个常通型SIC器件的驱动及均压，具有结构简单、成本低的特点。

技术领域

本发明属于电气设备及电气工程技术领域，具体涉及一种基于常通型SIC器件串联结构的固态直流断路器。

背景技术

近几年，随着国家对环境保护的重视，加上全球煤炭、石油等不可再生能源的逐渐枯竭，国家加大了对可再生清洁能源的开发利用程度。我国从沿海地区的海上风力发电到西部的太阳能发电等清洁能源正在稳步建设中，而这些分布式能源进行远距离输电最好的方式就是高压直流输电。直流断路器作为保护直流配电网安全可靠运行的关键设备，要求其具有能快速、可靠切断大电压的能力。

相比机械和混合式直流断路器，固态直流断路器具有结构简单、开关速度快、关断无弧等优点，然而直流供电系统电压等级高，功率器件耐压等级低，需要关断大电压的供电系统，需要串联多个功率器件，串联功率器件存在驱动浮地问题，使其驱动和串联均压困难，存在驱动控制电路较为复杂以及成本较高等缺点。

发明内容

本发明目的在于解决固态直流断路器电压等级低、串联功率器件驱动复杂和串联均压困难的问题。提供一种基于常通型SIC器件串联结构的固态直流断路器，具体方案如下：

一种基于常通型SIC器件串联结构的固态直流断路器，其结构为：能量吸收电路和常通型SIC器件串联结构并联，电流检测电路的检测端设置在常通型SIC器件串联结构的一端，电流检测电路的输出与驱动电路的输入相连，驱动电路的输出与常通型SIC器件串联结构中的第一个常通型SIC器件的栅源两端相连。

上述常通型SIC器件串联结构用于固态直流断路器中对供电线路的分合，其结构为：

第1个常通型SIC器件的源极为常通型SIC器件串联结构的一端，它和驱动电路的输出驱动电压的正极相连，第1个常通型SIC器件的栅极与驱动电路的输出驱动电压的负极相连，第1个常通型SIC器件的漏极与第2个常通型SIC器件的源极相连，后一个常通型SIC器件的源极与前一个常通型SIC器件的漏极相连，第n个常通型SIC器件的漏极为常通型SIC器件串联结构的另一端。n个静态均压电阻R_sl依次串联在一起，每一个电阻R_sl的两端又分别并联在对应的每一个常通型SIC器件的漏源极两端；n个动态均压电阻R_ml和电容C_ml两个一组串联一起，每一组的两端又分别并联在对应的静态均压电阻R_sl的两端；n个驱动电阻R_l和电容C_l两个一组串联在一起，第一组的两端并联在第2个常通型SIC器件的栅极和第1个常通型SIC器件的源极，第i组两端并联在第i个常通型SIC器件的栅极和第i+1个常通型SIC器件的栅极两端；第n组的一端与第n个常通型SIC器件的栅极相连，另一端与第n个常通型SIC器件的漏极相连；除第一个常通型SIC器件外其余每个常通型SIC器件的栅源极两端并联一个稳压管，其中稳压管的正极与常通型SIC器件的栅极相连。其中，n为大于2的整数， l为大于等于1且小于等于n的整数，i为大于1且小于n的整数。

上述常通型SIC器件为常通型低导通电阻SIC器件。

上述能量吸收电路为金属氧化物可变电阻MOV，用于在断路器关断时，吸收线路中的能量。