单向遏流滤波的固态断路器制造技术

本发明专利技术涉及一种单向遏流滤波的固态断路器，包括两组单向支路、滤波互感、输入电源、输出电源、单向全控支路和缓冲吸收支路；输入电源输出电经过第一组单向支路、单向全控支路给输出电源充电；输出电源反回电经过滤波互感一次侧线圈绕组、第二组单向支路、单向全控支路、滤波互感二次侧线圈绕组至输入电源；缓冲吸收支路并联在单向全控支路两端。能够完成两电源之间的功率连接与断开，并针在不同地位电源进行遏流滤波。结合了整流桥拓扑的单向变流能力，除了用作断路器的双向导通/关断结构之外，也复用为两组电源之间的不对称滤波结构，为不同地位的电源提供了差异化的连接模式。同地位的电源提供了差异化的连接模式。同地位的电源提供了差异化的连接模式。

【技术实现步骤摘要】
单向遏流滤波的固态断路器


[0001]本专利技术涉及一种电力电子技术，特别涉及一种单向遏流滤波的固态断路器。

技术介绍

[0002]为实现电力系统的分级断开，尤其是直流微网电力系统的应用中，传统的机械式断路器由于其机械动作以及断路时拉弧带来的不可靠性，机械位移所需要时间较长，等缺点逐渐显现。随半导体技术的发展，大功率半导体应用的固态断路器由于其自带限流特性，关断无机械动作无拉弧，关断时间短等优点，逐渐取代了传统的机械式断路器。
[0003]在常见的使用断路器的情况下，断路器连接两端的电源并非为同等地位的，或保护优先级不同，或安全可靠性不同，或对纹波的要求限制不同，或电容量不同等，导致了不同的电源间电能传输的质量要求不一致。
[0004]通常线路滤波的设计方法是针对最高的电源要求，设计线路滤波器，当线路电感过大时，关断过程也会带来过高的电压峰值。

技术实现思路

[0005]针对电源的不对称关断滤波问题，提出了一种单向遏流滤波的固态断路器，关断同时兼顾遏流滤波。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种单向遏流滤波的固态断路器，包括两组单向支路、滤波互感、输入电源、输出电源、单向全控支路和缓冲吸收支路；输入电源输出电经过第一组单向支路、单向全控支路给输出电源充电；输出电源反回电流经过滤波互感一次侧线圈绕组、第二组单向支路、单向全控支路、滤波互感二次侧线圈绕组至输入电源；缓冲吸收支路并联在单向全控支路两端。
[0007]优选的，所述两组单向支路包括构成上下半桥臂的2组二极管组件，滤波互感二次侧线圈绕组串接在第一桥臂上下串联的两个二极管之间，滤波互感一次侧线圈绕组串接在第二桥臂上下串联的两个二极管之间，滤波互感两组线圈绕组同名端分别连接两个桥臂的上半桥，输入电源正极接第一桥臂上半桥二极管与滤波互感线圈连接点，负极接等效地；输出电源正极接第二桥臂下半桥二极管与滤波互感线圈连接点，负极接等效地。
[0008]优选的，所述两组单向支路中第一组单向支路由二极管D1、二极管D4构成，第二组单向支路由二极管D2、二极管D3构成，输入电源正极输出电依次通过二极管D1、单向全控支路、二极管D4至输出电源正极；输出电源反回电流依次经过滤波互感一次侧线圈绕组、二极管D2、单向全控支路、滤波互感二次侧线圈绕组、二极管D3至输入电源正极，输入电源、输出电源负极接等效地。
[0009]优选的，所述第一组单向支路一个二极管构成。
[0010]优选的，所述两组电源为电压型直流电源。
[0011]优选的，所述电压型直流电源为直流母排、蓄电池组或电容排组。
[0012]优选的，所述单向全控支路为可控单向导通的半导体器件或半导体器件串并联而
成的可控单向导通的支路；所述半导体器件为全控型器件IGBT、Mosfet、GTO、IGCT中的任意一种。
[0013]优选的，所述吸收缓冲支路由MOV型避雷器与RC缓冲电路，Snubber电容，RCD缓冲电路其中的1种或者多种的并联构成，用于抑制单向全控支路的关断过程中带来的电压峰值以及续流缓冲线路电感的残余能量。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术单向遏流滤波的固态断路器，结合了整流桥拓扑的单向变流能力，除了用作断路器的双向导通/关断结构之外，也复用为两组电源之间的不对称滤波结构，为不同地位的电源提供了差异化的连接模式。
附图说明
[0015]图1是本专利技术单向遏流滤波的固态断路器结构示意图；
[0016]图2是本专利技术单向遏流滤波的固态断路器拓扑的一种具体实施方式的结构图；
[0017]图3是本专利技术单向遏流滤波的固态断路器拓扑的一种具体实施方式的正向通流工作模式1示意图；
[0018]图4是本专利技术单向遏流滤波的固态断路器拓扑的一种具体实施方式的反向通流工作模式2示意图；
[0019]图5是本专利技术单向遏流滤波的固态断路器拓扑的另一种具体实施方式的结构图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0021]如图1所示单向遏流滤波的固态断路器结构示意图，包括构成上下半桥臂的2组二极管组件(1、2)，滤波互感3，2组电源(4、5)，单向全控支路6，缓冲吸收支路7；滤波互感3二次侧线圈绕组串接在第一桥臂上下串联的两个二极管(11、21)之间，滤波互感3一次侧线圈绕组串接在第二桥臂上下串联的两个二极管(12、22)之间，滤波互感3两组线圈绕组同名端分别连接两个桥臂的上半桥，输入电源4(U
in
)正极接第一桥臂上半桥二极管11与滤波互感3线圈连接点，负极接等效地；输出电源5(U
o
)正极接第二桥臂下半桥二极管22与滤波互感3线圈连接点，负极接等效地；所述2组二极管组件构成桥式整流拓扑，单向全控支路6与缓冲吸收支路7分别并联连接在两桥臂上。电源U
in
输出电经过第一桥臂上半桥二极管11、单向全控支路6、第二桥臂下半桥二极管22到输出电源U
o
，给电源U
o
充电。当电源U
o
反充电，电流从电源U
o
输出经过滤波互感3一次侧线圈绕组、第二桥臂上半桥二极管12、单向全控支路6、第一桥臂下半桥二极管21、滤波互感3二次侧线圈绕组至电源U
in
，滤波互感3对反充电流遏流滤波。
[0022]如图2所示的本拓扑的一种具体实施方式，由4个二极管D1、D2、D3、D4组成整流桥，D2与D3所在整流桥臂之间增加滤波互感L，单向全控支路为单个IGBT开关S，缓冲吸收回路采用RC与MOV型避雷器相并联的结构。
[0023]当左侧输入电压U
in
>右侧输出电压U
o
时，如图3所示，充电电流从输入端经过二极管D1,IGBT开关S，二极管D4至输出端，当故障发生时，通过S的关断可控制断路过程，并接的
RC与MOV吸收断路过程中的续流电流，抑制关断电压尖峰。
[0024]当左侧输入电压U
in
<右侧输出电压U
o
时，如图4所示，充电电流从输出端经过滤波互感L的一侧绕组，二极管D2,IGBT开关S，滤波互感的另一侧绕组，二极管D3至输入端，当正常工作状态由于滤波互感的磁链不能突变，对应其电流不能突变，当U
o
侧反向供电给U
in
时，滤波互感会针对U
o
侧的电流进行遏流滤波；当故障发生时，通过S的关断可控制制断路过程，并接的RC与MOV吸收断路过程中的续流电流，抑制关断电压尖峰。
[0025]图2中由于U
o
为输出侧电源，常见的系统布局常为单母排，多输出的结构，输出的U
o
一般具有更小的功率等级，更少的滤波电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向遏流滤波的固态断路器，其特征在于，包括两组单向支路、滤波互感、输入电源、输出电源、单向全控支路和缓冲吸收支路；输入电源输出电经过第一组单向支路、单向全控支路给输出电源充电；输出电源反回电流经过滤波互感一次侧线圈绕组、第二组单向支路、单向全控支路、滤波互感二次侧线圈绕组至输入电源；缓冲吸收支路并联在单向全控支路两端。2.根据权利要求1所述单向遏流滤波的固态断路器，其特征在于，所述两组单向支路包括构成上下半桥臂的2组二极管组件，滤波互感二次侧线圈绕组串接在第一桥臂上下串联的两个二极管之间，滤波互感一次侧线圈绕组串接在第二桥臂上下串联的两个二极管之间，滤波互感两组线圈绕组同名端分别连接两个桥臂的上半桥，输入电源正极接第一桥臂上半桥二极管与滤波互感线圈连接点，负极接等效地；输出电源正极接第二桥臂下半桥二极管与滤波互感线圈连接点，负极接等效地。3.根据权利要求1所述单向遏流滤波的固态断路器，其特征在于，所述两组单向支路中第一组单向支路由二极管D1、二极管D4构成，第二组单向支路由二极管D2、二极管D3构成，输入电源正极输出电依次通过二极管D1、单向全控支路、二极管D4至输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元玮，何凯文，赵张飞，王平，余正东，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：发明
国别省市：