【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直流固态断路器，具体涉及一种基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器及直流配电系统。
技术介绍
1、随着分布式发电系统应用规模的不断增加，直流微电网作为更好的接纳分布式能源的系统形式，得到了迅速的发展。直流系统的迅速发展对系统中保护装置的性能提出了更高要求。因此，开关速度快、动态性能好的直流固态断路器受到了越来越多的关注。近年来，以sic mosfet器件为代表的宽禁带半导体器件的出现和发展，为更高性能固态断路器的研制提供了契机。然而，受sic mosfet器件耐压能力的限制，目前单个sic mosfet器件构成的直流固态断路器仍无法应用于较高电压等级的场合。
2、为了降低器件串联结构固态断路器的成本及系统的复杂性，提出了针对sicmosfet串联型直流固态断路器的单驱动技术即基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器。该单驱动电路仅由一个标准的sic mosfet驱动电路和少量无源器件构成即可实现多个串联器件的开通关断控制，大大降低了固态断路器的成本和系统的复杂性并简化了控制。固态断路器中器件的单开关特性，使固态断路器中的串联器件可以通过在其两端并联金属氧化物压敏电阻（mov）的方式，限制器件两端的最高电圧，由此解决了单驱动固态断路器中串联器件间的动态均压问题，进一步为单驱动固态断路器提供了实现条件。
3、目前已提出的基于电容耦合的单驱动控制的固态断路器结构中存在栅极振荡问题，该振荡会导致部分器件在故障中断的电压恢复阶段出现误导通，并且导致串联器件间的不均压，进而影响整个
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器及直流配电系统，以解决上述技术问题。
2、第一方面，本专利技术提供一种基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器，包括n级sic mosfet驱动电路，n为大于等于2的整数，n级sic mosfet驱动电路包括含有后级sicmosfet器件的后级sic mosfet驱动电路、n-1个含有前级sic mosfet器件且具备驱动后级sic mosfet器件功能的前级sic mosfet驱动电路，前级sic mosfet驱动电路的第一端连接到外部驱动电路，前级sic mosfet驱动电路的第二端与后级sic mosfet驱动电路串联；任意相邻的两级sic mosfet驱动电路之间均设置有第一二极管，第一二极管的正极连接到两个相邻sic mosfet驱动电路中的前一级sic mosfet驱动电路，前一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通和关断状态控制后一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通和关断状态。
3、本技术方案的进一步改进还有，第二级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通而开通，随第一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断；第三级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第二级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通而开通，随第二级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断；同理，第n级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第n-1级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通而开通，随第n-1级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断。
4、本技术方案的进一步改进还有，前级sic mosfet驱动电路包括驱动电阻rg1~rgn-1、前级sic mosfet器件q1~qn-1、具备驱动功能压敏电阻movdr1~movdr2（n-1）、快恢复二极管ddr1~ ddrn-1、具备驱动功能的电阻rdr1~rdrn-1和具备驱动功能电容cdr1~cdrn-1，n为大于等于2的整数；后级sic mosfet驱动电路在前级sic mosfet器件q1~qn-1连接无源器件的作用下随前级sic mosfet器件q1~qn-1的开通而开通，随前级sic mosfet器件q1~qn-1的关断而关断，无源器件包括具备驱动功能压敏电阻movdr1~movdr2（n-1）、具备驱动功能的电阻rdr1~rdrn-1和具备驱动功能电容cdr1~cdrn-1。
5、本技术方案的进一步改进还有，前级sic mosfet器件采用型号为c3m0032120d的金属氧化物半导体场效应管。
6、本技术方案的进一步改进还有，后级sic mosfet驱动电路包括驱动电阻rgn和后级sic mosfet器件qn。
7、本技术方案的进一步改进还有，sic mosfet驱动电路还包括具备动态均压功能的rc缓冲电路，rc缓冲电路分别并联在前级sic mosfet器件q1~qn-1的源极和漏极之间，以及并联在后级sic mosfet器件qn的源极和漏极之间。
8、本技术方案的进一步改进还有，rc缓冲电路包括电阻rs1~rsn和电容cs1~csn。
9、本技术方案的进一步改进还有，sic mosfet驱动电路还包括具有静态均压功能的电阻rstatic1~rstaticn，n为大于等于2的整数，电阻rstatic1~rstaticn分别并联在前级sic mosfet器件q1~qn-1的源极和漏极之间，以及并联在后级sic mosfet器件qn的源极和漏极之间。
10、本技术方案的进一步改进还有，sic mosfet驱动电路还包括具备限压功能的压敏电阻mov1~movn，n为大于等于2的整数。
11、第二方面，本专利技术提供一种直流配电系统，包括直流电源、限流电感、负载和根据上述任一项所述的基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器。
12、本专利技术的有益效果在于，本专利技术通过利用压敏电阻阻值的非线性特性，在其低阻值时用于开通、关断后级器件；在其高阻值时用于阻断支路，在有效控制开断的同时，解决了原有单驱动结构中的栅极振荡问题，在提高整个断路器关断可靠性的同时避免增加过多的无源器件，保证了整个结构的经济性。
13、此外，本专利技术设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
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1.一种基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，包括n级SiCMOSFET驱动电路，n为大于等于2的整数，n级SiC MOSFET驱动电路包括含有后级SiC MOSFET器件的后级SiC MOSFET驱动电路、n-1个含有前级SiC MOSFET器件且具备驱动后级SiCMOSFET器件功能的前级SiC MOSFET驱动电路，前级SiC MOSFET驱动电路的第一端连接到外部驱动电路，前级SiC MOSFET驱动电路的第二端与后级SiC MOSFET驱动电路串联；任意相邻的两级SiC MOSFET驱动电路之间均设置有第一二极管，第一二极管的正极连接到两个相邻SiC MOSFET驱动电路中的前一级SiC MOSFET驱动电路，前一级SiC MOSFET驱动电路中SiC MOSFET器件的开通和关断状态控制后一级SiC MOSFET驱动电路中SiC MOSFET器件的开通和关断状态。
2.根据权利要求1所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，第二级SiC MOSFET驱动电路中SiC MOSFET器件随第一级SiC MO
3.根据权利要求1所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，前级SiC MOSFET驱动电路包括驱动电阻Rg1~Rgn-1、前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1、具备驱动功能压敏电阻MOVdr1~MOVdr2（n-1）、快恢复二极管Ddr1~ Ddrn-1、具备驱动功能的电阻Rdr1~Rdrn-1和具备驱动功能电容Cdr1~Cdrn-1，n为大于等于2的整数；后级SiC MOSFET驱动电路在前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1连接无源器件的作用下随前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1的开通而开通，随前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1的关断而关断，无源器件包括具备驱动功能压敏电阻MOVdr1~MOVdr2（n-1）、具备驱动功能的电阻Rdr1~Rdrn-1和具备驱动功能电容Cdr1~Cdrn-1。
4.根据权利要求3所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，前级SiC MOSFET器件采用型号为C3M0032120D的金属氧化物半导体场效应管。
5.根据权利要求3所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，后级SiC MOSFET驱动电路包括驱动电阻Rgn和后级SiC MOSFET器件Qn。
6.根据权利要求5所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，SiC MOSFET驱动电路还包括具备动态均压功能的RC缓冲电路，RC缓冲电路分别并联在前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1的源极和漏极之间，以及并联在后级SiC MOSFET器件Qn的源极和漏极之间。
7.根据权利要求6所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，RC缓冲电路包括电阻Rs1~Rsn和电容Cs1~Csn。
8.根据权利要求5所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，SiC MOSFET驱动电路还包括具有静态均压功能的电阻Rstatic1~Rstaticn，n为大于等于2的整数，电阻Rstatic1~Rstaticn分别并联在前级SiC MOSFET器件Q1~Qn-1的源极和漏极之间，以及并联在后级SiC MOSFET器件Qn的源极和漏极之间。
9.根据权利要求8所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，SiC MOSFET驱动电路还包括具备限压功能的压敏电阻MOV1~MOVn，n为大于等于2的整数。
10.一种直流配电系统，其特征在于，包括直流电源、限流电感、负载和根据权利要求1-9任一项所述的基于SiC MOSFET器件的串联型直流固态断路器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，包括n级sicmosfet驱动电路，n为大于等于2的整数，n级sic mosfet驱动电路包括含有后级sic mosfet器件的后级sic mosfet驱动电路、n-1个含有前级sic mosfet器件且具备驱动后级sicmosfet器件功能的前级sic mosfet驱动电路，前级sic mosfet驱动电路的第一端连接到外部驱动电路，前级sic mosfet驱动电路的第二端与后级sic mosfet驱动电路串联；任意相邻的两级sic mosfet驱动电路之间均设置有第一二极管，第一二极管的正极连接到两个相邻sic mosfet驱动电路中的前一级sic mosfet驱动电路，前一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通和关断状态控制后一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通和关断状态。
2.根据权利要求1所述的基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，第二级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第一级sic mosfet驱动电路中sicmosfet器件的开通而开通，随第一级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断；第三级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第二级sic mosfet驱动电路中sicmosfet器件的开通而开通，随第二级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断；同理，第n级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件随第n-1级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的开通而开通，随第n-1级sic mosfet驱动电路中sic mosfet器件的关断而关断。
3.根据权利要求1所述的基于sic mosfet器件的串联型直流固态断路器，其特征在于，前级sic mosfet驱动电路包括驱动电阻rg1~rgn-1、前级sic mosfet器件q1~qn-1、具备驱动功能压敏电阻movdr1~movdr2（n-1）、快恢复二极管ddr1~ ddrn-1、具备驱动功能的电阻rdr1~rdrn-1和具备驱动功能电容cdr1~cdrn-1，n为大于等于2的...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳远省，李刚，杨荧萍，侯言兵，赵化宾，白红娜，王禹，李德正，张硕，徐宪泽，李美蓉，孟冰冰，石淼岩，刘金凯，赵晨曦，徐宪忠，郑遵国，陈璇，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司聊城供电公司，
类型：发明
国别省市：
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