直流配电网交错串联式固态断路器

鉴于有源直流配电网的故障特性,能够快速有效切除故障电流的固态直流断路器对提高直流配电网的供电可靠性意义重大。为此,提出一种交错串联式固态断路器,其拓扑将多个内层单元串联交错以提高整体耐压能力,每个内层单元由多个串联的常通型SiC JFET开关管组成,电路拓扑具有极强的可扩展性。通过双层均压网络实现串联开关的快速响应、动静态电压平衡。基于LTspice软件构建4.5 kV/20 A固态断路器仿真,仿真结果表明额定工况下该断路器关断时间仅为80 ns,验证了所提交错串联式固态断路器拓扑可行性。

一种应用于柔性直流配电系统的具有自动与可控关断功能的直流断路器

半导体器件是直流断路器的核心部分。相对于传统的全控型器件(IGBT与MOSFET等),晶闸管由于其低成本、大容量逐渐成为了一种具有前景的直流断路器半导体器件。然而,故障保护的快速性与可靠性对直流断路器的拓扑提出了很高的要求。因此,该文提出一种具有自动关断(快速)与可控关断(可靠)两种功能的直流断路器。自动关断功能不需要故障检测,通过电路对故障的响应,晶闸管可以被立即关断。可控关断功能可以在断路器内部形成反向电流进而可靠地将晶闸管关断,并且不受到外部电路参数影响。自动关断功能与可控关断功能使用了两个独立的电容,所以这两个功能不会相互影响。最后,通过仿真与2kW的实验验证了所提断路器的功能。