[发明专利]一种双向固态断路器

说明书

本发明公开了一种双向固态断路器，该双向固态断路器的拓扑结构包括IGBT和二极管构成的主开关支路、晶闸管和电容构成的故障电流转移支路，以及晶闸管、电容和电阻构成的能量释放回路，其中，主开关支路发生故障时，可通过故障电流转移支路降低主开关支路电流应力，并通过能量释放回路释放能量，从而可快速阻断短路电流，并可有效地处理重合闸于永久性故障的情况，为直流系统的安全运行提供保障。本发明采用的桥式支路的新型拓扑结构简单，可有效减少器件投入，降低成本及其运行中的功率损耗，并且可满足直流微电网的双向传递功能。

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种双向固态断路器。

背景技术

由于直流微电网的阻尼小，发生短路故障时故障电流在极短的时间内升高，如若处理不及时，会对直流系统造成不可逆的损害。

传统的机械式断路器不能满足直流系统的速动性要求，且切断过程有电弧存在，断路器的使用寿命较低。混合式断路器虽然在速动性上有了提升，但依然避免不了电弧及其复杂的结构。随着电力电子技术的快速发展，全固态断路器被广泛的运用起来，但固态断路器目前存在故障能量释放不完全的问题，在重合闸于永久性故障的情况下，不能保证有效切断故障线路。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种双向固态断路器，可满足直流系统的速动性要求，并可在重合闸于永久性故障的情况下，能够保证有效切断故障线路。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种双向固态断路器，包括：

第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极与第一直流端连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与第二直流端连接；

第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二二极管的阳极与所述第二三极管的发射极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二三极管的集电极连接，其中，三极管和二极管所在支路为主开关支路；

第一晶闸管至第五晶闸管，所述第一晶闸管的阳极和第三晶闸管的阴极连接后，与所述第一直流端连接，所述第一晶闸管的阴极与第二晶闸管的阴极连接并具有第一节点，所述第二晶闸管的阳极与第四晶闸管的阴极连接后，与所述第二直流端连接，所述第三晶闸管的阳极与所述第四晶闸管的阳极连接并具有第二节点；

电阻和电容，所述电阻与所述第五晶闸管串联后，与所述电容并联，所述电容并联在所述第一节点和所述第二节点之间，所述第五晶闸管的阳极与所述第一节点连接，其中，所述第一晶闸管、所述电容和所述第四晶闸管构成故障电流转移支路，所述第五晶闸管、所述电阻和所述电容构成能量释放回路；所述主开关支路发生故障时，通过所述故障电流转移支路降低主开关支路电流应力，并通过所述能量释放回路释放能量，以快速阻断短路电流，并保证直流系统安全运行。

可选的，所述第一直流端与直流电源连接，所述第二直流端与负载连接，或者，所述第二直流端与所述直流电源连接，所述第一直流端与所述负载连接。

可选的，当所述第一直流端与所述直流电源连接，所述第二直流端与所述负载连接，所述双向固态断路器在正常工作状态时，工作电流从所述第一直流端流经所述第一三极管、所述第二二极管至所述第二直流端。

可选的，所述第一晶闸管和所述第四晶闸管用于在所述第二直流端发生短路故障时，接收控制指令并导通，以降低主开关支路电流应力，其中，所述第一三极管在主开关支路电流应力降低后关断。

可选的，所述电容用于在所述第一晶闸管和所述第四晶闸管导通后，吸收所述故障电流转移支路的故障电流，其中，所述故障电流降低为零时，短路故障被隔离，所述第一晶闸管和所述第四晶闸管自动关断。