[发明专利]一种基于忆阻器的直流断路器电路

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子的技术领域，特别涉及一种基于忆阻器的直流断路器电路。

背景技术

忆阻器是由华裔科学家蔡少棠提出的一种具有记忆特性的基本元件，分为磁控忆阻器和荷控忆阻器，其中磁控忆阻器的定义式为：

它基本特性为，其阻值会随着流过的正向电流而不断增大。

随着高压直流输电的发展，直流断路器成为其瓶颈之一。现有的直流断路器只要分为三种，即机械式、全固态式以及混合式。这三种方式各有优缺点。机械式直流断路器可靠性高，通态损耗低，但是速动性差。固态式和混合固态式的速动性好，但是需要大量的电力电子器件，通态损耗高，造价昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于忆阻器的直流断路器电路。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于忆阻器的直流断路器电路，所述电路包括过电流检测装置、判断装置、直流断路器和负载Rd，

所述直流断路器包括带有初值变量端的忆阻器、PI控制器和电控开关K，所述电控开关K的控制端与所述判断装置的输出端相连，所述电控开关K的输入端与所述忆阻器的输入端相连，所述电控开关K的输出端与所述PI控制器的正向输入端相连，所述PI控制器的输出端与所述忆阻器的初值变量端相连，所述忆阻器的反向输入端与负载Rd的一端相连；

输入电压的第一输入端与所述过电流检测装置的输入端以及所述直流断路器的正向输入端连接，输入电压的第二输入端与所述负载Rd的另一端连接，所述过电流装置的输出端与所述判断装置输入端相连，所述判断装置的输出端与所述电控开关K的控制端相连。

进一步地，所述过电流检测装置为电流探测仪，通过电流探测仪测量出瞬时电流，并传递给所述判断装置。

进一步地，所述判断装置为比较器，所述比较器的第一输入端与所述过电流检测装置的输出端相连，所述比较器的第二输入端与设定的动作值相连或者内部设定比较动作值，所述比较器的输出端与所述电控开关K的控制端相连。

进一步地，所述过电流检测装置测量出瞬时电流出现过电流时，并传递给所述判断装置，所述判断装置接收到来自所述过电流检测装置的信号，并与设定动作值进行比较，当来自所述过电流检测装置的瞬时电流信号超过设定动作值时，输出控制信号给所述电控开关K，触发所述电控开关K切换所述PI控制器接入或者断开所述忆阻器的初值变量端。

进一步地，所述电控开关K接收到来自所述判断装置的动作信号时，所述电控开关K断开所述PI控制器与所述忆阻器的初值变量端的连接，当电流流过忆阻器时，所述忆阻器快速转为高阻态；

所述电控开关K没有接收到来自所述判断装置的动作信号时，所述电控开关K将所述PI控制器与所述忆阻器的初值变量端相连，当电流流过忆阻器时，所述忆阻器维持在低阻态。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明电路结构简单，降低了现有直流断路器的成本以及提高了其可靠性。

2、本发明结合了现有的三种直流断路器的优点，具有低的通态损耗的同时，有很好的速动性。

附图说明

图1是带有初值变量端的忆阻器；

图2是本发明公开的一种基于忆阻器的直流断路器的原理图；

图3是本发明公开的一种基于忆阻器的直流断路器电路的原理图；

图4是本发明公开的一种基于忆阻器的直流断路器的matlab仿真等效电路图；

图5是本发明公开的一种基于忆阻器的直流断路器电路的仿真结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示，为带有初值变量端的忆阻器，其中A端为忆阻器的正向输入端，B端为忆阻器的反向输入端，G端为忆阻器的初值变量端。在初值变量端悬空，电流从忆阻器正向输入端(A端)流向反向输入端(B端)时，忆阻器的阻值会不断增大。通过改变初值，可以改变其忆阻值。

如图2所示，为基于忆阻器的直流断路器。当电控开关K接入PI控制器时，PI控制器通过控制忆阻器的初值变量端从而维持忆阻器的阻值，使得当有电流流过忆阻器R_M时，其依然能维持低阻态状态。