【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力工程，特別是涉及一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲及其控制方法。
技術介紹
1、碳化硅固態斷路器(solid?state?circuit?breaker，sscb)具有超快速故障清除和無電弧電流中斷等眾多優點，是目前新興的可以實現直流配電網不同故障條件下的快速保護技術。但是目前普遍適用的主要保護跳閘技術方案仍然存在諸多局限性，無法同時達到保護的快速性和可靠性等一些基本標準?，F有的用于碳化硅固態斷路器(sscb)的技術主要包括硬關斷跳閘和軟關斷跳閘；硬關斷跳閘在關斷過程中，電壓、電流均不為零，容易出現重疊，有顯著的關斷損耗，并且電壓和電流變化的速度很快，波形出現了明顯的過沖，從而導致關斷噪聲。軟關斷跳閘是使開關關斷前電流先降到零，消除了開關過程中電壓、電流的重疊，從而大大減小甚至消除關斷損耗，同時，諧振過程限制了關斷過程中電壓和電流的變化率，這使得關斷噪聲也顯著減小?，F有的軟關斷跳閘無法實現故障的雙向保護且器件繁多驅動損耗大。
2、目前sic?sscb跳閘方案拓撲主要有故障電流旁路(fault?current?bypass，fcb)硬關斷跳閘，含正激－反激dc/dc轉換器的柵極驅動器硬關斷跳閘以及降柵壓軟關斷跳閘。fcb硬關斷跳閘拓撲如圖1，該拓撲主要用于快速隔離輕載故障，將來自半導體開關和負載的故障電流分入旁路分支，然而，fcb硬關斷跳閘不能處理由于較高di/dt和dv/dt引起的柵極振蕩而引起的重負載故障。含正激－反激dc/dc轉換器的柵極驅動器硬關斷跳閘拓撲如圖2，主要由一個常導通的sic
技術實現思路
1、對于上述現有技術中存在的不足，本專利技術實施例的目的在于提供一種碳化硅固態斷路器雙向零電流軟關斷跳閘拓撲，以解決硬關斷跳閘的損耗及重負載問題以及現有軟關斷跳閘中輔助回路的復雜性；實現直流配電網電源側和負荷側任意側發生故障時的雙向保護。
2、本專利技術的另一目的是提供一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲控制方法。
3、為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是，一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，所述拓撲包括電力二極管d1與電阻r1、電感l1構成的泄放回路，其中電力二極管d1的負極與電阻r1連接，電力二極管d1的正極與電感l1連接，用于泄放電感l1中的能量；
4、電力二極管d2、電阻r2、電容c1構成的泄放回路，其中電力二極管d2負極與電容c1一端連接，電容c1的另一端與電阻r2連接，電力二極管d2的正極與電阻r2連接；用于泄放電容c1中的能量；
5、電力二極管d3、d4、d5、d6構成的橋式電路，其中電力二極管d3負極與電力二極管d4負極連接，電力二極管d3正極與電力二極管d5負極連接，電力二極管d4正極與電力二極管d6負極連接，電力二極管d5正極與電力二極管d6正極連接，用于雙向導通電源側與負荷側的電流；
6、mov電阻、電容c2和電阻r2構成的旁路分支，其中電容c2一端同時與mov電阻、電阻r2的一端連接，電容c2另一端同時與mov電阻、電阻r2另一端連接，用于隔離故障電流；
7、電源、電阻r1、電阻r2、二極管d3、主開關s1、電容c1構成的自充電回路，其中電源正極與電力二極管d3正極連接，電力二極管d3負極與主開關s1漏極連接，主開關s1源極與電阻r1一端連接，電阻r1另一端與電容c1一端連接，電容c1另一端與電阻r2一端連接，電阻r2另一端與電源負極連接；用于向電容c1進行充電；
8、電阻rfault，所述電阻rfault一端與電力二極管負極連接，另一端與電力二極管d2正極連接，用于模擬故障發生時的線路和負荷狀態；
9、電感l1、電容c1、主開關s1、電力二極管d1、輔助開關s2構成的tcci輔助回路，其中主開關s1一端與電力二極管d1負極連接，電力二極管d1與電感l1一端連接，電感l1另一端與電容c1一端連接，電容c1另一端與輔助開關s2源極連接，輔助開關s2漏極與主開關s1漏極連接，用于使主開關s1流過反向電流。
10、進一步的，所述電容c1向電感l1、電容c1、主開關s1、輔助開關s2構成的tcci輔助回路注入反向電流。
11、進一步的，主開關s1為常通型sic?jfet；輔助開關s2為常閉型sic?mosfet。
12、一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲控制方法，包括以下步驟：
13、s1、采樣系統中的故障電流；
14、s2、判斷故障電流是否超過斷路器保護閾值，若故障電流未超過保護閾值，則重新采樣；
15、s3、當故障電流超過保護閾值，導通s2，tcci輔助回路產生反向電流流過主開關s1；
16、s4、軟關斷s1；c1進行反向充電，故障電流強制分流輔助開關s2和電容c2構成的回路，然后c2開始充電，直到c2兩端電壓達到mov的鉗位電壓，mov開始導通最終故障電流被隔離；
17、s5、當故障被完全隔離后，關斷s2完成固態斷路器軟關斷跳閘，c1和c2中剩余的能量通過r2進行泄放。
18、進一步的，所述s2中，故障電流未超過主開關s1的保護閾值時，主開關s1和電阻r1構成的回路正常導通，電容器c1充電。
19、本專利技術的有益效果是
20、本專利技術公開了一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲及其控制方法，可以實現直流配電網電源側和負荷側任意側的保護，一方面可以克服直流配電網中故障可能發生在任意一側的困擾，另一方面該拓撲器件少，結構簡單，大大減少了功率損耗。使用tcci零電流軟關斷跳閘方案，一方面可以消除大故障電流幅值時的柵極振蕩提高系統的安全性；另一方面還提高了跳閘速度且拓撲簡單易于實現。
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1.一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，其特征在于，所述拓撲包括電力二極管D1與電阻R1、電感L1構成的泄放回路，其中電力二極管D1的負極與電阻R1連接，電力二極管D1的正極與電感L1連接，用于泄放電感L1中的能量；
2.根據權利要求1所述的碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，其特征在于，所述電容C1向電感L1、電容C1、主開關S1、輔助開關S2構成的TCCI輔助回路注入反向電流。
3.根據權利要求1所述的碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，其特征在于，主開關S1為常通型SiC?JFET；輔助開關S2為常閉型SiC?MOSFET。
4.一種如權利要求1-3任一項所述的碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲控制方法，其特征在于，所述S2中，故障電流未超過斷路器的保護閾值時，主開關S1和電阻R1構成的回路正常導通，電容器C1充電。
【技術特征摘要】
1.一種碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，其特征在于，所述拓撲包括電力二極管d1與電阻r1、電感l1構成的泄放回路，其中電力二極管d1的負極與電阻r1連接，電力二極管d1的正極與電感l1連接，用于泄放電感l1中的能量；
2.根據權利要求1所述的碳化硅固態斷路器零電流軟關斷跳閘拓撲，其特征在于，所述電容c1向電感l1、電容c1、主開關s1、輔助開關s2構成的tcci輔助回路注入反向電流。
3.根據權利要求1所述的碳化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何東，王振忠，呂高宇，徐星冬，蔣磊，曾進輝，蘭征，
申請(專利權)人：湖南工業大學，
類型：發明
國別省市：
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