[发明专利]基于逆阻型器件的固态式直流断路器及其动态均流方法

说明书

本发明公开了一种基于逆阻型器件的固态式直流断路器及其动态均流方法，该固态式直流断路器包括并联连接的多条开关支路和一条或多条谐振电容支路，每条所述开关支路分别包括串联连接的逆阻型全控电力电子器件和谐振电感。本发明简化了结构，降低了通态损耗和阀串体积；另外通过电感和电容在电流增大时产生的振荡，优化电力电子开关在动态时的电流分布，提高均流效果，从而提高器件的使用效率。

技术领域

本发明属于电力电子领域，特别涉及一种基于逆阻型器件的固态式直流断路器及其动态均流方法。

背景技术

直流断路器是直流系统里不可或缺的关键装备，可以在极短时间内切除短路引起的故障电流，以保障直流系统的安全可靠运行。直流系统的阻尼小，短路引起的故障电流上升率非常高，需要直流断路器在几ms以内完成开断，否则故障电流将会上升到非常高，导致断路器无法开断。

固态式直流断路器开断速度极快，开断时间可到100μs以内，可有效抑制故障电流的发展，完成无弧开断。但固态式直流断路器中电力电子器件长期导通，通态损耗较高，需要散热系统，而且现有的电力电子器件无法耐受反压，导致固态式直流断路器结构复杂，进一步增加了损耗和体积，限制了固态式直流断路器的应用，且电力电子器件存在电流分布的问题，电流分布不均降低了器件的使用效率，增加器件的并联数量，增加成本和体积。

发明内容

针对上述问题，本发明采用的技术方案是：一种基于逆阻型器件的固态式直流断路器，包括并联连接的多条开关支路和一条或多条谐振电容支路，每条所述开关支路分别包括串联连接的逆阻型全控电力电子器件和谐振电感。

可选地，所述谐振电容支路包括与所述开关支路并联的谐振电容。

可选地，所述逆阻型全控电力电子器件包括串联连接的二极管和电力电子开关，所述二极管的阴极与所述电力电子开关的阳极连接。

可选地，所述电力电子开关为逆阻型集成门极换流晶闸管。

可选地，所述开关支路的数量为偶数，偶数条所述开关支路两两反并联连接。

可选地，所述谐振电容支路的数量为两条。

可选地，所述逆阻型全控电力电子器件并联连接有金属氧化物压敏电阻。

以及，一种基于逆阻型器件的固态式直流断路器的动态均流方法，所述动态均流方法包括：

当发生短路故障后，流过并联的多条开关支路中的电流迅速增加；

每条所述开关支路中的谐振电感和与所述开关支路并联的谐振电容支路发生谐振，多条所述开关支路分别产生振荡电流；

所述振荡电流随时间发生周期性变化，使所述开关支路之间的总电流差呈周期性变化，直至所述总电流差的差值最小。

可选地，所述动态均流方法还包括：

在所述电流差最小时控制多条所述开关支路中的逆阻型全控电力电子器件同步关断。

可选地，所述逆阻型全控电力电子器件并联连接有金属氧化物压敏电阻；所述动态均流方法还包括：

在所述逆阻型全控电力电子器件关断后，所述逆阻型全控电力电子器件的两端建立电压；

当所述电压达到所述金属氧化物压敏电阻的动作电压时，所述金属氧化物压敏电阻导通并吸收电流。

本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：简化了结构，降低了通态损耗和阀串体积；另外通过电感和电容在电流增大时产生的振荡，优化电力电子开关在动态时的电流分布，提高均流效果，从而提高器件的使用效率。

附图说明