[发明专利]一种双向直流固态断路器在审
申请号: | 202010301027.X | 申请日: | 2020-04-16 |
公开(公告)号: | CN111478296A | 公开(公告)日: | 2020-07-31 |
发明(设计)人: | 李稳根;廖晓斌 | 申请(专利权)人: | 广东福德电子有限公司 |
主分类号: | H02H7/26 | 分类号: | H02H7/26;H02H9/02 |
代理公司: | 东莞市华南专利商标事务所有限公司 44215 | 代理人: | 刘克宽 |
地址: | 523899 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 双向 直流 固态 断路器 | ||
本发明提供一种双向直流固态断路器,包括前端口、开关管T1、开关管T2、二极管D1、二极管D2、限流电感L、后端口、系统控制器,所述开关管T1、二极管D1串联形成支路A,开关管T2、二极管D2串联形成支路B,支路A与支路B反向并联后的两端分别连接至前端口与后端口,并与所述限流电感L串联,支路A与支路B反向并联后还串接有分流器;所述系统控制器用于采集分流器两端的电压、限流电感L两端的电压,并控制开关管T1、开关管T2的关断状态。用于实现快速检测故障,并迅速地断开开关管以保护后端的设备。
技术领域
本发明涉及电气保护领域,特别涉及一种双向直流固态断路器。
背景技术
断路器用于当设备出现短路或故障引起电流急剧上升时,瞬速断开以实时保护后端的设备,其作为输电线路中一个重要的环节,能直接影响着电网的正常运行。
当前,断路器分机械式断路器和采用功率半导体器件作为主开关的双向直流固态断路器两种。
对于机械式断路器,尽管它有导通稳定、带负载能力强等优点,但随着用户对电力质量要求的提高,它的缺点也越来越突出,例如:
(1)因不能实时、灵活、连续和快速地动作,机械式断路器易使事故扩大,破坏系统稳定性;
(2)机械式断路器在断开负载时往往有电弧产生,导致其触头易烧损,并且,机械式断路器的开断时间长,难以满足一些情况下对故障电流开断的速动性要求;
(3)机械式断路器在运行过程中有噪声,机械、电气寿命受到限制。
而对于双向直流固态断路器,其与交流断路器的工作过程有很大不同,主要原因是直流电流没有过零点,给关断工作造成很大的困难,而且直流系统若发生故障,故障电流的上升速率远比交流系统的大,所以,需要在双向直流固态断路器的主回路中增加限流电感,以限制电流上升率,给双向直流固态断路器的电流检测和可靠关断留出时间。
如图1所示,为一反并联直流双向固态断路器拓扑结构。当开关管T1导通时,电流从前端口1开始,经霍尔电流检测传感器Am,再经开关管T1和二极管D1,然后经过电感L1到后端口2。上述中,电感L1在起限流作用,阻止电流上升太快。这样,控制系统就有时间通过霍尔电流传感器Am来检测出当前电流、相邻两次电流之间的采样差值及间隔时间,然后据此计算电流变换率(di/dt)来控制双向直流固态断路器进行关断。
但是,在实际中发现,为了判断电流变换率的大小,需要进行连续两次或以上的AD采样,而且还要记录相邻两次采样间隔的时间长短,才能计算出电流的变换率,但常规的霍尔电流传感器的频带宽度较小,一般在100kHz以下,即便按100kHz计算,传感器的转换时间也要10us,换言之,使用常规的霍尔电流传感器无法实时检测到故障,因此不能有效的保护好设备,而倘若使用频带宽度在100kHz以上的电流传感器,则成本会变得非常昂贵,并且也会有转换延时。有基于此,需要针对直流固态断路器,研发一种无需霍尔电流传感器的电流变化检测方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种生产成本低的双向直流固态断路器,用于实现快速检测故障,并迅速地断开开关管以保护后端的设备。
为此,提供一种双向直流固态断路器,包括前端口、开关管T1、开关管T2、二极管D1、二极管D2、限流电感L、后端口、系统控制器,所述开关管T1、二极管D1串联形成支路A,开关管T2、二极管D2串联形成支路B,支路A与支路B反向并联后的两端分别连接至前端口与后端口,并与所述限流电感L串联,
支路A与支路B反向并联后还串接有分流器;
所述系统控制器用于采集分流器两端的电压、限流电感L两端的电压,并控制开关管T1、开关管T2的关断状态。
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