[发明专利]基于IGBT的全固态直流断路器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种全固态直流断路器及其控制方法。全固态直流断路器包括对应连接的驱动控制电路和电力电子电路；驱动控制电路用于向电力电子电路发出控制信号；电力电子电路包括对应连接的双向通流组件和IGBT模块组件；双向通流组件用实现制全固态直流断路器双向通流；IGBT模块组件用于根据控制信号实现全固态直流断路器的导通与断开，以及控制导通时通过全固态直流断路器的电流大小。本发明全固态直流断路器可有效解决本发明断路器关断时产生拉弧，灭弧困难以及现有全固态直流断路器通流能力不强的问题，且本发明全固态直流断路器结构简单，设计紧凑，成本低，便与安装和维护。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于IGBT的全固态直流断路器及其控制方法。

背景技术

随着直流电力系统在高压直流输配电、新能源并网、船舶驱动、轨道交通等领域的应用日益广泛，高压直流断路器作为承载、开断直流电力系统工作电流以及各种故障电流的关键控制和保护设备，国内对其研究越来越多。

现如今的高压直流断路器主要分为机械式高压直流断路器、全固态高压直流断路器和混合式高压直流断路器。现有的机械式高压直流断路器采用机械开关来切断高压直流电流，关断能力高，但是由于直流电不存在自然过零点，因此关断时会产生剧烈拉弧，无法快速关断，同时也会影响其寿命。混合式高压直流断路器结合了机械开关和电力电子器件，具有通态损耗小和无拉弧的优点，但其结构复杂，体积较大，控制困难，同时成本较高。全固态高压直流断路器往往存在工作电流受限，通流能力不强的问题。

为了解决上述技术问题，亟需一种可以有效避免在关闭时产生拉弧，同时通流能力大、结构体积小的直流断路器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的高压直流断路器无法在有效避免产生拉弧的同时，增大断路器的通流能力，并减小体积。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IGBT的全固态直流断路器及其控制方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于IGBT的全固态直流断路器，包括对应连接的驱动控制电路和电力电子电路；

所述驱动控制电路，用于向所述电力电子电路发出控制信号；

所述电力电子电路包括对应连接的双向通流组件和IGBT模块组件；

所述双向通流组件，用于实现所述全固态直流断路器双向通流；

所述IGBT模块组件，用于根据所述控制信号动作以实现所述全固态直流断路器的导通与断开，以及控制导通时通过所述全固态直流断路器的电流大小。

优选的是，所述IGBT模块组件包括至少两个并联连接的IGBT模块，所述IGBT模块组件通过控制IGBT模块的接通个数来控制通过所述全固态直流断路器的电流大小。

优选的是，所述驱动控制电路的信号输出端通过栅极驱动电阻与所述IGBT模块的栅极连接，所述栅极驱动电阻用于抑制IGBT关断电压尖峰，保护所述IGBT模块不被击穿。

优选的是，所述双向通流组件包括并联连接于主电路上的两对二极管，每对二极管均反向串行连接，所述IGBT模块组件的输入端与输出端分别连接于两对二极管的每对二极管之间；其中，两对二极管的反向连接方式相反，所述主电路两端即为所述全固态直流断路器的两接线端。

优选的是，所述双向通流组件包括两个反向并联连接于主电路上的二极管，每个二极管与一个IGBT模块组件串行连接；其中，所述主电路两端即为所述全固态直流断路器的两接线端。

优选的是，所述双向通流组件以及所述IGBT模块组件均通过叠层母排连接。

优选的是，还包括设置于所述电力电子电路下方的散热器。