[发明专利]一种双向Γ源直流零电流分断固态断路器

说明书

本发明公开了一种双向Γ源直流零电流分断固态断路器，包括电源，电源的正极连接有H桥二极管a的阳极和b的阴极，电源的负级连接线路电感，二极管a的阴极连接开关晶闸管的阳极，开关晶闸管的阴极连接有变压器原边电感耦合端，变压器原边电感非耦合端连接二极管c的阳极，二极管c的阴极连接有源负载，有源负载连接线路电感，构成了Γ断路器的主电路；开关管的阴极还连接变压器副边电感的耦合端，变压器副边电感非耦合端与电容一端相连，电容的另一端接后级负载，解决了现有技术中存在的直流断路器要求功率双向流动的问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种双向Γ源直流零电流分断固态断路器。

背景技术

与交流输电相比，直流输电在相同体积输电装置情况下能输送更大容量电能，更灵活的电能管理，较高的系统冗余和不存在无功系统可靠性更高等优势，但是，直流微电网有一些难题尚未得到很好地解决。直流系统中集成了很多敏感负载和大量变流器，直流短路故障将严重影响敏感负载的供电连续性和可靠性，且直流系统电流没有自然过零点，必须采用一定的技术手段迫使电流过零，才能实现类似交流过流关断。故障电流的上升率很高，因此直流短路故障零电流关断非常具有挑战性，其仍是直流输电和电源系统中的主要技术障碍之一。

所存在的解决方案中，机械式断路器存在分断短路故障时间过长、熄弧困难等问题，全固态断路器的故障限流与隔离又需要快速的故障检测和严格的时序判断，混合式断路器糅合了上述两种断路器，虽继承了两者优势，但技术难度复杂、成本高昂。其中，半固态Z源断路器以快速响应、自然换向、无需检测控制系统、价格便宜等优点受到了广泛关注，但Z源断路器存在共地、故障电源环流等问题，而且双向拓扑主要通过反并联晶闸管和以公共电容为起点将两个阻抗网络断路器反向串联等方法来控制电流流向实现双向，引入了过多开关器件和电感元件，增加了故障电流的延迟控制和电路成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向Γ源直流零电流分断固态断路器，解决了现有技术中存在的直流断路器要求功率双向流动的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种双向Γ源直流零电流分断固态断路器，包括电源，电源的正极连接有H桥二极管a的阳极和b的阴极，电源的负级连接线路电感，二极管a的阴极连接开关晶闸管的阳极，开关晶闸管的阴极连接有变压器原边电感耦合端，变压器原边电感非耦合端连接二极管c 的阳极，二极管c的阴极连接有源负载，有源负载连接线路电感，构成了Γ断路器的主电路；开关管的阴极还连接变压器副边电感的耦合端，变压器副边电感非耦合端与电容一端相连，电容的另一端接后级负载。

本发明的特点还在于：

二级管a、二级管b、二级管c、二级管d依次呈H桥结构摆放，二级管a阳极和二级管b阴极串联与直流电源相连，二级管b和二级管c阳极串联与变压器原边电感非耦合端连接，二级管d阳极和二级管c阴极串联与有源负载连接，二级管a和二级管d阴极串联与开关晶闸管阳极连接。

变压器原边电感的耦合端连接有缓冲吸收二极管a的阴极，缓冲吸收二极管a阳极连接有缓冲吸收电阻a，缓冲吸收电阻a连接变压器原边电感的另一端，构成了变压器原边缓冲吸收电路。变压器副边电感的耦合端连接有缓冲吸收二极管b的阳极，缓冲吸收二极管b阴极连接有缓冲吸收电阻b，缓冲吸收电阻b连接变压器副边电感的非耦合端，构成了变压器副边缓冲吸收电路。

选用开关为晶闸管，其阳极与H桥二极管a和二极管d的阴极连接，阴极与变压器原边电感、原边电感的耦合端相连。

电源为双向电源。