[实用新型]一种灭弧型低压直流断路器

说明书

本实用新型公开了一种灭弧型低压直流断路器，该电路通过接触器、JFET和IGBT、电容器的组合，完整的器件保护和启动过程逻辑控制，可以实现接触器的无弧关断，不仅提高了断路器的运行效率和可靠性，而且有效的控制了动作时间，非常适合于直流配电网、变电站直流系统、计算中心直流电源系统等领域。

技术领域

本实用新型涉及一种灭弧型低压直流断路器，属于电力电子的技术领域。

背景技术

随着新能源控制技术以及大功率电力电子器件不断发展，直流配电网日益受到人们的关注。然而，直流系统线路阻抗低，当发生短路故障时，线路电流上升迅速，在很短的时间内上升到电网难以承受的水平。直流断路器，作为直流输电的关键设备，能够快速隔离故障，然后，传统机械式断路器虽然通态损耗低，开断能力强，但是开断时间受到振荡电路和燃弧现象的限制，很难满足某些场合的开断需求。固态断路器仅由电力电子器件组成，所以开断过程迅速，没有电弧产生，且快速的开断时间能满足所有直流开断的需求。但是，固态断路器通态损耗巨大，散热和效率限制了其实际大电流实用。混合直流断路器由机械断路器并联固态断路器组成，继承了固态断路器开断迅速与机械断路器通态损耗低的特点，成为近年来研究的热点，也是直流配电网高效可靠运行的关键装备。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种灭弧型低压直流断路器。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种灭弧型低压直流断路器，包括接触器K1、JFET器件J1、IGBT器件T1及其反并联二极管D1、二极管D2、缓冲电容C1和C2、阻尼电阻R1和 R2、氧化锌阀片Z1和相应驱动电路；

接触器K1的正极1连接断路器的正接入点+KM，K1的负极2连接J1的D极，J1的S极连接断路器的负接入点+KM1，J1的门极连接驱动电路；

氧化锌阀片Z1的两端分别连接断路器的正负接入点+KM、+KM1；

缓冲电容C1一端连接断路器的正接入点+KM，另外一端连接阻尼电阻R1的一端，形成中心点O，阻尼电阻R1的另一端连接断路器的负接入点+KM1；缓冲电容C2一端连接中心点O，另外一端连接阻尼电阻R2的一端，阻尼电阻R2的另一端连接断路器的负接入点+KM1；

T1的C极连接断路器的正接入点+KM， T1的E极连接D2的正极，即连接中心点O，D2的负极连接断路器的负接入点+KM1， T1的门极连接驱动电路。

所述J1的门极施加驱动负电压时为导通状态；施加低于阈值的驱动电压时为截止状态。

合闸状态时T1和D2中无电流。

所述JFET器件J1、IGBT器件T1采用HCPL-3120芯片进行驱动，接触器K1采用光继电器TLP3553驱动。

本实用新型所达到的有益效果：1、本实用新型可以实现一种灭弧型直流断路器，不仅提高了断路器的运行效率和可靠性，而且有效的控制了动作时间；2、本实用新型还实现了完整的器件保护和启动过程控制，非常适合于直流配电网领域；3、本实用新型采用常通型JFET作为辅助换流器器件，便于控制和保护测量；4、本实用新型主换流IGBT器件采用阶段式关断模式，并配合吸收电容，可有效控制IGBT的流通电流和发热量；5、JFET内阻皆作过电流保护测量电阻，实施简单，且成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型的驱动电路图；

图3为本实用新型的IGBT多阶段关断模式电路图；

图4为本实用新型的过电流测量电路图；

图５为本实用新型的开通动作时续图；