一种固态直流断路器及其控制方法技术

一种固态直流断路器及其控制方法，固态直流断路器包括连接在主线路上的第一开关，还包括开关组件，所述开关组件包括第二开关、半导体功率开关，以及控制半导体功率开关的控制模块，串联的第二开关和半导体功率开关并联在第一开关两端，断路器分闸时，所述第一开关先于第二开关断开，控制模块监测到第一开关从闭合转换为断开后，在第二开关断开之前，控制模块驱动半导体功率开关先导通然后截止。本发明专利技术一种固态直流断路器及其控制方法，控制模块使半导体功率开关被短时间导通，利于熄灭电弧，减小电弧对设备的损坏，同时还具有体积小、成本低的优点。低的优点。低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种固态直流断路器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及直流断路器，具体涉及一种固态直流断路器及其控制方法。

技术介绍

[0002]直流开关导通开断过程中，将会产生直流电弧，该电弧电流在时间上不超过零点，属于非周期变化的，因而相比交流电弧，直流电弧较难熄灭。现有的纯固态断路器，例如Atom Power、ABB等，可以有效解决直流分断的技术问题，但是长期通载使设备温度高、电能损耗大，且成本高，而一些混合式固态断路器，虽然可以在机械开关断开前提前导通半导体功率器件，在机械开关完全断开时关闭半导体功率器件，以达到直流通过半导体功率器件断开的目的，但这种方式需要半导体功率器件承受一定时间的短路电流，所用的半导体功率器件成本高、体积大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、体积小且可靠性高的固态直流断路器及其控制方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种固态直流断路器，包括连接在主线路上的第一开关，还包括开关组件，所述开关组件包括第二开关、半导体功率开关，以及控制半导体功率开关的控制模块，串联的第二开关和半导体功率开关并联在第一开关两端，断路器分闸时，所述第一开关先于第二开关断开，控制模块监测到第一开关从闭合转换为断开后，在第二开关断开之前，控制模块驱动半导体功率开关先导通然后截止。
[0006]进一步，断路器分闸时，由断路器的动作机构同步驱动第一开关和第二开关动作，使第一开关和第二开关先后断开。<br/>[0007]进一步，所述控制模块通过监测第一开关位置，和/或第一开关是否产生电弧，和/或主线路电流，和/或半导体功率开关的电压，确定第一开关从闭合转换为断开。
[0008]进一步，所述开关组件还包括并联在半导体功率开关两端的电源电路，所述电源电路将半导体开关元件两端的电压转化为工作电源。
[0009]进一步，所述开关组件还包括并联在半导体功率开关两端的电压检测电路，所述电压检测电路与控制模块连接用于反馈半导体功率开关的电压。
[0010]进一步，所述开关组件还包括第三开关以及与控制模块连接的机械触发电路，第一开关断开能够使第三开关触发机械触发电路，控制模块通过机械触发电路监测第一开关位置。
[0011]进一步，在所述主线路上还连接有电弧检测电路，所述电弧检测电路与控制模块连接用于反馈是否产生电弧。
[0012]进一步，在所述主线路上还连接有电流检测电路，电流检测电路与控制模块连接用于反馈主线路的电流信号。
[0013]进一步，在断路器合闸时，第一开关、第二开关均闭合，半导体功率开关保持截止。
[0014]一种固态直流断路器的控制方法，所述固态直流断路器包括开关组件和连接在主线路上的第一开关，所述开关组件包括第二开关、半导体功率开关，以及控制半导体功率开关的控制模块，串联的第二开关和半导体功率开关并联在第一开关两端，断路器分闸时，使所述第一开关先于第二开关断开，且在第一开关断开后第二开关断开之前，驱动半导体功率开关导通然后截止。本专利技术一种固态直流断路器及其控制方法，断路器分闸时，第一开关与第二开关先后断开，在第一开关断开起弧后且在第二开关断开前，控制模块使半导体功率开关被短时间导通，使第一开关在分断时产生的电弧消失，从而减小电弧对第一开关在分断直流电时的损坏，另外，由于半导体功率开关导通时间极短，半导体功率开关所需要承载的功率比纯固态完全承载要低，比现有的混合式固态直流断路器中半导体开关元件所承载的功率也小，因而具有体积小、成本低的优点。
[0015]此外，在半导体功率开关两端并联电源电路，电源电路将半导体功率开关两端的电弧电压或负载电压转化为工作电源，能够为控制模块、电流检测电路、电压检测电路、浪涌吸收装置以及电弧检测电路提供工作电源。
[0016]此外，在第一开关分闸起弧时向控制模块反馈信号，反馈信号可以是第一开关的位置信号、半导体功率开关的电压信号、主线路电流信号以及第一开关是否产生电弧信号中的一种或一种以上组合的信号，控制方法多样，适用范围广。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一种固态直流断路器的示意图；
[0018]图2是本专利技术一种固态直流断路器的时序特征示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图给出的实施例，进一步说明本专利技术的一种固态直流断路器及其控制方法的具体实施方式。本专利技术的一种固态直流断路器及其控制方法不限于以下实施例的描述。
[0020]一种固态直流断路器，包括连接在主线路上的第一开关K1，开关组件包括第二开关K2、半导体功率开关Q，以及控制半导体功率开关Q的控制模块，串联的第二开关K2和半导体功率开关Q并联在第一开关K1两端，断路器分闸时所述第一开关K1先于第二开关K2断开，控制模块监测到第一开关K1从闭合转换为断开后，在第二开关K2断开之前，控制模块驱动半导体功率开关Q导通一段时间然后截止，最后第二开关K2断开。
[0021]本专利技术一种固态直流断路器及其控制方法，断路器分闸时，第一开关K1与第二开关K2被驱动后分先后断开，在第一开关K1断开起弧后且在第二开关K2断开前，控制模块使半导体功率开关Q被短时间导通，使第一开关K1在分断时产生的电弧消失，从而减小电弧对第一开关K1在分断直流电时的损坏，另外，由于半导体功率开关Q导通时间极短，半导体功率开关Q所需要承载的功率比纯固态完全承载要低，比现有的混合式固态直流断路器中半导体开关元件所承载的功率也小，因而具有体积小、成本低的优点。
[0022]所述固态直流断路器，在合闸时，第一开关K1、第二开关K2均处于闭合状态，半导体功率开关Q保持截止状态，此时闭合的第一开关K1使主线路保持连通，串联的第二开关
K2、半导体功率开关Q不会有电流通过，使连接在主线路上的电器设备正常使用；在断路器分闸时(既包括正常分闸，也包括因线路发生故障时的分闸)，第一开关K1分闸起弧，控制模块驱动半导体功率开关Q在第二开关断开之前短时间导通一段时间，此时电弧通过由半导体功率开关Q以及第二开关K2控制的线路熄灭电弧，随后，第二开关K2断开，此时第一开关K1断开，半导体功率开关Q截止，主线路中无电流通过，待正常合闸或故障排除后，能够进行正常合闸。
[0023]其中，在第一开关K1分闸起弧时，控制模块根据所接收的反馈信号控制半导体功率开关Q，反馈信号可以是第一开关K1的位置信号、半导体功率开关Q的电压信号、主线路的电流信号以及第一开关K1是否产生电弧的信号，多种反馈信号可以单独使用或任意两种或两种以上组合使用，控制方法多样，适用性更强。
[0024]优选的，第一开关K1、第二开关K2由断路器中同一个动作机构同步驱动，将第一开关K1、第二开关K2设置在动作机构的不同动作行程内，例如，第一开关K1对应设置在动作机构的动作行程起点位置，第二开关K2对应设置在动作机构的动作行程终点位置。断路器的操作机构可以作为动作机构之一，在断路器正常分合闸时，由操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态直流断路器，包括连接在主线路上的第一开关(K1)，其特征在于：还包括开关组件，所述开关组件包括第二开关(K2)、半导体功率开关(Q)，以及控制半导体功率开关(Q)的控制模块，串联的第二开关(K2)和半导体功率开关(Q)并联在第一开关(K1)两端，断路器分闸时，所述第一开关(K1)先于第二开关(K2)断开，控制模块监测到第一开关(K1)从闭合转换为断开后，在第二开关(K2)断开之前，控制模块驱动半导体功率开关(Q)先导通然后截止。2.根据权利要求1所述的所述的一种固态直流断路器，其特征在于：断路器分闸时，由断路器的动作机构同步驱动第一开关(K1)和第二开关(K2)动作，使第一开关(K1)和第二开关(K2)先后断开。3.根据权利要求1所述的所述的一种固态直流断路器，其特征在于：所述控制模块通过监测第一开关(K1)位置，和/或第一开关(K1)是否产生电弧，和/或主线路电流，和/或半导体功率开关(Q)的电压，确定第一开关(K1)从闭合转换为断开。4.根据权利要求1所述的一种固态直流断路器，其特征在于：所述开关组件还包括并联在半导体功率开关(Q)两端的电源电路，所述电源电路将半导体开关元件两端的电压转化为工作电源。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种固态直流断路器，其特征在于：所述开关组件还包括并联在半导体功率开关(Q)两端的电压检测电路，所述电压检测电路与控制模块连接用于反馈半导体功率开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧佳嵘，朱可，胡应龙，韦尚靖，徐永富，
申请(专利权)人：上海正泰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：