CN115102135B 一种基于晶闸管的低损耗双向直流固态断路器及其控制方法 （西北工业大学）

Solid-StateCircuitBReliableBreakingCapability一种基于晶闸管的低损耗双向直流固态断本发明公开了一种基于晶闸管的低损耗双向直流固态断路器在正常工作时主支路电流只2所述的第一晶闸管SCR1和第二晶闸管SCR2反向并联构成电流的双向流通支路，第一晶闸管SCR1阳极和第二晶闸管SCR2阴极连接，第一晶闸管SCR1阴极和第二晶闸管阳极SCR2连极和耦合电感初级线圈Lw1异名端连接，第三晶闸管SCR3阳极和第五晶闸管SCR5阳极连接，第三晶闸管SCR3阳极与第一二极管D1负极和第二二极管D2负极连接；第三晶闸管SCR3阴极SCR6阳极和第五晶闸管SCR5阴极连接，耦合电感次级线圈Lw2同名端和第五晶闸管SCR5阴极及第六晶闸管SCR6阳极连接，耦合电感第一晶闸管SCR1阳极及第一二极管D1正极连接，压敏电阻MOV另一端和耦合电感初级线圈出端和控制器相连接，控制器的输出端和第一晶闸管SCR1、第二晶闸管SCR2、第三晶闸管耦合电感初级线圈Lw1构成所述双向直流固态断路器能量后向流通主支路，第二二极管D2、固态断路器能量后向流动时的换流及电容充电支路；压敏电阻MOV为所述双向直流固态断3.如权利要求1-2任意一项所述的一种基于晶闸管的低损耗双向直流固态断路器的控3间t(s)>Tdelay时，则控制器给第四晶闸管SCR4和第五晶闸管SCR5门极发送触发信号使其导4电弧、可靠性以及抗干扰性低等问题，基于固态电力电子器件的固态断路器由于其低损[0003]Z源固态断路器及其衍生拓扑结构是目前比较常见的一类固态断路器，电路结构强断路器的可靠性及减少电路参数对断路器性能的影响，同时为了满足直流微网对双向(201911098557.2)提出了两种基于晶闸管的双向直流固态断路器，这两种双向直流固态CircuitBreakerforLVDCSystems,inIEEEJournalofEmergingandSelectedTopicsinPowerElectronics,vol.9,no.3,pp.2518-2528,June2021"提出了一种低损电容充电支路、能量吸收支路及控制单元组成，如图1所示。所述主支路由第一晶闸管(SCR1极管(D1电阻(R)组成，能量吸收支路由压敏电5[0007]其特征在于：所述的第一晶闸管(SCR1)和第二晶闸管(SCR2双向流通支路，第一晶闸管(SCR1)阳极和第二晶闸管(SCR2)阴极连接，第一晶闸管(SCR1)阴极和第二晶闸管阳极(SCR2)连接，第一晶闸管(SCR1)阴极和耦合电感初级线圈(Lw1)的负极和第二二极管(D2)负极连接，第二二极管(D2)正极和耦合电感次级线圈(Lw2)异名端闸管(SCR6)阳极和第五晶闸管(SCR5)阴极连接，耦合电感次级线圈(Lw2)同名端和第五晶闸管(SCR5)阴极及第六晶闸管(SCR6)阳极连接，耦合电感次级线圈(Lw2)异名端和第三晶闸管(SCR3)阴极及第四晶闸管(SCR4)阳极连接，电容(C)正极和第五晶闸管(SCR5)阳极连和电源负极连接；所述的压敏电阻(MOV)一端和第一晶[0008]所述的基于晶闸管的低损耗双向直流固态断路器可以实现能量的双向流动和短(Lw2电容(C)及电阻(R)构成所述双向断路器能量前向流动时的换流通主支路，第二二极管(D2)、第三晶闸管(SCR3)、耦合电感次级线圈(Lw2)、第六晶闸管(SCR6器及控制器为所述双向断路器能量前向流动和后向流动时[0009]所述的一种基于晶闸管的低损耗双向直流固态断路[0015]断路器重导通时：设定从断路器关断到断路器重导通之间的最小时间间隔为T0，电容充电所需时间为T1,则断路器从关断到断路器重导通之间的时间间隔应大于电容C的6持续时间t(s)>Tdelay时，则控制器给晶闸管SCR3和SCR6门极发送触发信号使其导通，从而[0017]断路器重导通时：设定从断路器关断到断路器重导通之间的最小时间间隔为T0，电容充电所需时间为T1,则断路器从关断到断路器重导通之间的时间间隔应大于电容C的7包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指 或单元。[0040]本发明公开的基于晶闸管的双向直流固态断路器如图1所示，其拓扑结构由主支路、换流及电容充电支路、能量吸收支路及控制单元组成。所述主支路由第一晶闸管(SCR1)、第二晶闸管(SCR2)及耦合电[0041]以下以正向工作为例介绍本发明所提出的基于晶闸管的低损耗双向直流固态断级线圈(Lw2电容(C)及电阻(R)构成所述双向断路器能量前向流动时元。此时，第一晶闸管(SCR1)为导通状态，第二(SCR2)、第三(SCR3)、第四(SCR4)、第五(SCR58并流经耦合电感次级线圈(Lw2)，此时在耦合电感初级线圈(Lw1)处会产生反向的感应电之后压敏电阻(MOV)对耦合电感中储存的能量进行吸收，电源再次通过第一二极管(D1)给0时刻，控制器给第五晶闸管(SCR5)门极和第四晶闸管(SCR4)门极发送触发信号闸管(SCR4)形成通路，电容(C)放电，瞬时大电流通过第五晶闸管(SCR5)及第四晶闸管[0046]针对实例在PLECS仿真软件中进行仿真实验，验证本发明所提出的基于晶闸管的可控双向直流固态断路器。这里以断路器能量前向流动为例进行说明。仿真电源电压为200V，负载为10a，电容为100uF，电[0050]仿真波形图如图7所示，设置在t＝10s时由控制器输出控制信号给第五晶闸管耦合电感次级线圈(Lw2)，在耦合电感初级线圈(Lw1)处感应出反向大电流使第一晶闸管任何熟悉本技术领域的技术人员在