[发明专利]单驱动控制的串联SiC MOSFET直流固态断路器及配电系统

说明书

本发明为一种单驱动控制的串联SiC MOSFET直流固态断路器及配电系统，直流固态断路器包括SiC MOSFET驱动电路、SiC MOSFET器件M₁～M_n、驱动电阻R_g1～R_gn、二极管D₁～D_n‑1、RCD缓冲电路、压敏电阻MOV和压敏电阻MOV_cs；SiC MOSFET驱动电路的一端与SiC MOSFET器件M₁的源极连接，SiC MOSFET驱动电路的输出端通过驱动电阻R_g1与SiC MOSFET器件M₁的栅极连接；SiC MOSFET驱动电路的输出端同时串联有二极管D₁～D_n‑1，二极管D₁～D_n‑1通过各自的驱动电阻分别与SiC MOSFET器件M₂～M_n的栅极连接；SiC MOSFET器件M₂～M_n各连接一个稳压二极管，稳压二极管的阳极与SiC MOSFET器件的源极相连，稳压二极管的阴极与SiC MOSFET器件的栅极相连。解决了器件的栅极振荡问题，降低了导通损耗。

技术领域

本发明属于直流固态断路器技术领域，具体是一种单驱动控制的串联SiC MOSFET直流固态断路器及配电系统。

背景技术

以SiC MOSFET器件为主控开关的直流固态断路器，因SiC MOSFET器件的开关速度快、导通损耗低、耐故障能力强等优异的开关特性，使得断路器适用于直流电力系统的短路故障保护。尽管以SiC MOSFET器件为主控开关的固态断路器具有十分优异的开关特性，但是受限于单个SiC MOSFET器件的耐压水平，通常将多个SiC MOSFET器件串联构成直流固态断路器，以适应较高的电压等级。

为了降低器件串联结构固态断路器的成本及系统的复杂性，提出了单驱动电路控制的串联SiC MOSFET固态断路器结构，在该结构中仅使用一个标准的驱动电路和少量无源器件即可实现多个串联器件的开通关断控制，大大降低了固态断路器的成本和系统的复杂性并简化了控制。固态断路器中器件的单开关特性，使固态断路器中的串联器件可以通过在其两端并联金属氧化物压敏电阻(MOV)的方式，限制器件两端的最高电圧，由此解决了单驱动固态断路器中串联器件间的动态均压问题，进一步为单驱动固态断路器提供了实现条件。

目前已提出的基于电容耦合的单驱动控制的固态断路器结构中存在栅极振荡问题，该振荡会导致部分器件在故障中断的电压恢复阶段出现误导通，并且导致串联器件间的不均压，进而影响整个断路器关断的可靠性。为了改善栅极振荡问题，现有技术进一步在断路器主支路上增加了单向导通的二极管，但是增加了整个断路器的导通损耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种单驱动控制的串联SiC MOSFET直流固态断路器及配电系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种单驱动控制的串联SiC MOSFET直流固态断路器，包括SiCMOSFET驱动电路、SiC MOSFET器件M₁～M_n、驱动电阻R_g1～R_gn、二极管D₁～D_n-1、RCD缓冲电路、压敏电阻MOV和压敏电阻MOV_cs；n为大于等于2的正整数；

每个SiC MOSFET器件对应一个RCD缓冲电路和一个压敏电阻MOV，压敏电阻MOV的两端与SiC MOSFET器件的源极和漏极连接，每个RCD缓冲电路的电容均并联一个压敏电阻MOV_cs，压敏电阻MOV和压敏电阻MOV_cs的型号相同；