[发明专利]一种新型的双向直流短路电流阻断电路拓扑结构及其控制策略

说明书

本发明涉及一种新型的双向直流短路电流阻断电路拓扑结构。所述电路包括两个输入输出端口P1和P2、一个电容C、两个单向晶闸管Q1、Q2和一个双向晶闸管Q3、两个开关管S1和S2、一个电阻R和一个压敏电阻MOV。应用时将本发明电路串联工作在直流电网中，由电流的阻断回路发挥作用，当发生短路故障后，若电流由P1流向P2，通过控制S1关断，可快速通过电容阻断短路电流；若电流由P2流向P1，通过控制S2关断，也可快速通过电容阻断短路电流。当阻断电路中的短路电流后，导通双向晶闸管Q3，形成电容的释放回路，消耗电容中剩余的电能，为下一次阻断做准备。本发明电路结构简单，动态响应速度快，并且可以双向阻断，适用于故障发展速度快的直流微电网。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种新型的双向直流短路电流阻断电路拓扑结构及其控制策略

背景技术

随着新能源发电以及蓄电池储能等的广泛应用，直流电网得到了快速发展。由于直流电网中采用了大量AC/DC、DC/DC型的电力电子设备，惯性环节很小，所以直流电网的短路故障扩散极快，必须快速采取措施阻断短路电流。

近年来，双向DC/DC型的电力电子器件不断发展，应用的场景也越来越多，流经的电流也越来越大，对于双向直流电路保护的需求也越来越紧迫。传统的熔断器来阻断短路电流时，熔断后需要及时更换；传统的机械开关来阻断短路电流时，会需要一定的动作时间而且还会存在灭弧等问题；在直流微电网的传输国策过程中，需要有双向的直流电网双向的短路短路电流来进行阻断，应用传统的单向阻断电路要达到阻断双向阻断电路电流的效果时，需要两个单向阻断电路反向并联，控制复杂且所需电子元器件多，不符合国家节能环保的理念。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于针对直流电网故障时快速阻断短路电流的需求以及部分直流电网能量双向流动的特点，从而提出一种新型的双向直流短路电流阻断电路拓扑结构及其控制策略，与以往固态限流器相比，本发明电路能完全阻断短路电流，可完全替代传统断路器，是一个新型的拓扑结构，结构简单，动态响应速度快，并且可以双向阻断，非常适用于故障发展速度快的直流微电网。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型的双向直流短路电流阻断电路拓扑结构，包括两个输入输出端口P1和P2、一个电容C、两个单向晶闸管Q1和Q2、一个双向晶闸管Q3、两个开关管S1和S2、一个电阻R和一个压敏电阻MOV，其特征在于：

(1)开关管S1和S2为全控型半导体器件，包括但不限于IGBT、MOS管、GTO、IGCT器件，本发明以IGBT为例进行描述；

(2)开关管S1和S2并联连接；

(3)晶闸管Q1和Q2反向并联后与电容C进行串联；

(4)双向晶闸管Q3和电阻R串联后，与压敏电阻MOV并联，与电容C并联；

(5)开关管S1的集电极与开关管S2的发射极，与晶闸管Q1的阳极，与晶闸管Q2的阴极相连；

(6)开关管S1的发射极与开关管S2的集电极，与电阻R的一极，与电容C的一极，与压敏电阻MOV的一极相连；

(7)电容C的一极与晶闸管Q1的阴极与晶闸管Q2的阳极，与双向晶闸管Q3的阳极，与压敏电阻MOV的一极相连；

(8)输入输出端口P1连接在开关管S1的集电极与开关管S2的发射极连接点处，输入输出端口P2连接在开关管S1的发射极与开关管S2的集电极连接点处。

进一步地，所述电路通过输入输出端口P1和输入输出端口P2串联在直流电网的正极接线或负极接线上，主要功能是阻断来至电流两端短路电流。