一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器制造技術

一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，包括混合式ZVS直流斷路器、真空斷路器、IGBT并聯電路和限壓電路四個部分。所述真空斷路器包括真空滅弧室，傳動裝置，斥力裝置和永磁保持裝置4部分。混合式直流斷路器合閘過程可以微秒級完成，分閘時間主要受控制快速斥力真空開關與IGBT關斷的配合時間和真空開關響應時間的影響，得到了混合直流斷路器最佳配合控制，即在完成從真空開關到IGBT的電流轉移立即關斷IGBT。

DC micro net mixed type zero voltage switching DC circuit breaker

A DC micro network hybrid zero voltage switching DC circuit breaker consists of four parts: a mixed ZVS DC circuit breaker, a vacuum circuit breaker, a IGBT parallel circuit and a voltage limiting circuit. The vacuum circuit breaker comprises a vacuum arc extinguishing chamber, a driving device, a repulsion device and a permanent magnetic holding device 4 parts. Hybrid DC circuit breaker closing process can be microsecond completed, the opening time is mainly controlled by the fast repulsion vacuum switch and the IGBT off with time and response time of the vacuum switch, the control of Hybrid DC circuit breaker is in the best fit, finish from the vacuum switch to the IGBT current transfer immediately shut off the IGBT.

【技術實現步驟摘要】
一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器
本專利技術涉及一種直流斷路器，尤其涉及一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器。
技術介紹
隨著太陽能發電，燃料電池，風力發電等分布式電源(DER)的技術發展以及環境保護的需求，分布式發電技術受到越來越多的重視與應用。微網形式特別是直流微網系統可以克服DER單機運行介入成本高，容量小，運行不安全可靠，靈活性差，效能低等缺點。目前對直流微網的系統控制和并網研究較多，但對直流微網的保護，特別是用于直流微網的快速保護直流開關研究較少。混合式開關技術是電力電子技術與機械開關并聯構成的開關技術，綜合了機械開關通流能力強、開關技術成熟和電力電子開關動作速度快、控制可靠、可以實現軟開斷的優點，克服了機械開關的動作時間長、電弧燒損觸頭、對系統干擾大和電力電子開關的通流能力較弱，發熱嚴重，需要配套冷卻裝置等缺點，是未來低壓直流斷路器的發展方向。混合直流斷路器成為了國內外研究的熱點，但目前研究的直流斷路器主要用于轉換開關，開斷能力有限，無法滿足故障保護的要求。而且所采用的快速機械開關的速度制約了混合斷路器的開斷時間。
技術實現思路
為了克服直流斷路器開斷能力和故障保護方面存在的難題，本專利技術提出一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：本專利技術采用基于快速斥力機構的真空開關和IGBTs開斷單元并聯，快速開關響應速度快(0.5ms)，整機開斷2ms之內完成。一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，包括混合式ZVS直流斷路器、真空斷路器、IGBT并聯電路和限壓電路四個部分。所述混合式ZVS直流斷路器由高速真空開關、IGBTs串聯模塊，RCD緩沖電路和ZnO避雷器組成。所述真空斷路器包括真空滅弧室，傳動裝置，斥力裝置和永磁保持裝置4部分。所述IGBT并聯電路能夠實現并聯均流和并聯同步動態控制。所述限壓電路利用RCD緩沖電路設計限制電流上升率，利用ZnO避雷器實現過壓限制，并將直流系統在開斷過程的儲存的能量消耗完。本專利技術的有益效果是：混合式直流斷路器合閘過程可以微秒級完成，分閘時間主要受控制快速斥力真空開關與IGBT關斷的配合時間和真空開關響應時間的影響，得到了混合直流斷路器最佳配合控制，即在完成從真空開關到IGBT的電流轉移立即關斷IGBT。附圖說明圖1為混合式ZVS直流斷路器圖。圖2為混合式ZVS直流斷路器控制系統圖。具體實施方式圖1中，HSVCB是基于快速斥力機構構成的高速真空開關，其額定電壓、電流為1140kV、1600A。PEIU是IGBTs開斷單元，包括IGBTs串聯模塊，RCD緩沖電路和ZnO避雷器。IGBT模塊選用FZ1200R17HP4_B2，額定電壓1700V，額定電流1200A，1ms沖擊電流2400A。每路IGBTs的開斷最大電流為2400A，ZnO避雷器，保護電壓500V，最大耐受電流25kA。混合式ZVS直流斷路器的控制系統主要包括狀態檢測、電流電壓檢測、IGBTs驅動電路、同步控制電路、斥力機構驅動電路、主控制器、遠程通信和系統控制信號等構成。圖2中各部分主要功能如下：1)支路電流檢測，根據合分閘動態電流轉移過程進行快速斥力真空開關和IGBTs的最佳配合控制。2)對開關狀態、溫度、操動電壓，ZnO避雷器泄露電流進行在線監測，及時發現斷路器隱患，為維護、檢修提供參考依據。3)采用直流微網短路故障預測算法，實現直流微網短路故障預測，實現短路故障限流開斷，提高斷路器的開斷容量，減少IGBTs并聯單元數量，降低成本，提高可靠性。4)設計遠程通信與系統控制信號接口，為其應用于直流微網系統保護提供保障。快速真空開關包括真空滅弧室，傳動裝置，斥力裝置和永磁保持裝置4部分構成，斥力驅動裝置和永磁保持裝置組成快速操動機構。真空滅弧室采用額定1140V、電流1600A的CKJ7型號，額定開距5mm。本專利技術采用在IGBTs并聯之路中串入小電感來得到更好的均流效果，但注意小電感的串入可能會增加動態開斷過程中電壓上升率。采用IGBTs并聯ZnO避雷器構成IGBTs開斷單元，每路IGBTs的電流小于2400A，因此ZnO避雷器殘壓不會大于1kV，遠低于IGBTs的耐壓水平1600V。圖2中，緩沖電路主要由二極管Dl、電阻R及電容C構成。緩沖電路主要用于當IGBTs關斷時，吸收線路電感上的能量，同時降低IGBT器件兩端電壓上升率，減小器件關斷時刻電流與電壓的重合度，從而保證固態開關工作在軟關斷狀態，減少了IGBTs器件的開關損耗。避雷器用于吸收IGBTs關斷后的過壓，當電壓超過避雷器參考電壓后，避雷器動作，電流轉移到避雷器中。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，其特征在于：包括混合式ZVS直流斷路器、真空斷路器、IGBT并聯電路和限壓電路四個部分。

【技術特征摘要】
1.一種直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，其特征在于：包括混合式ZVS直流斷路器、真空斷路器、IGBT并聯電路和限壓電路四個部分。2.如權利要求1所述的直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，其特征在于所述混合式ZVS直流斷路器由高速真空開關、IGBTs串聯模塊，RCD緩沖電路和ZnO避雷器組成。3.如權利要求1所述的直流微網混合式零電壓開關直流斷路器，其特征在于所述真空斷...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李福來，
申請(專利權)人：李福來，
類型：發明
國別省市：遼寧,21