一種z源直流斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請設(shè)及直流斷路器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是Z源直流斷路器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著新能源的不斷開發(fā)W及電力電子技術(shù)的推進，直流電力系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于當(dāng) 代生活中，如高壓直流輸電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、船舶電力推進系統(tǒng)、現(xiàn)代化建筑用電系統(tǒng) 等。同時用戶對于電能質(zhì)量W及用電可靠性的要求越來越高，運就要求提高供電系統(tǒng)的可 靠性和穩(wěn)定性。斷路器是切除故障、保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要元器件之一，已廣泛應(yīng)用于直流 電力系統(tǒng)中。
[0004] 傳統(tǒng)的直流開斷設(shè)備主要有機械斷路器、固態(tài)斷路器及混合型斷路器。機械斷路 器雖然控制比較簡單、通態(tài)損耗低，但是動作時間較長、使用壽命有限；固態(tài)直流斷路器開 關(guān)速度快，但需要額外的換流回路迫使電流過零，而且換流回路必須在故障電流超過開關(guān) 的最大開斷電流之前動作，運就要求精確的故障檢測電路和控制電路，特別是在惡劣的故 障條件下很難及時檢測到故障并發(fā)出跳閩命令;混合型兼顧前兩者的優(yōu)點，結(jié)合了機械開 關(guān)的低導(dǎo)通損耗特性和固態(tài)開關(guān)的快速動作特性，但是要求機械部分與其他部分協(xié)調(diào)性 高，控制策略相對復(fù)雜。另外，傳統(tǒng)的直流斷路器都需要外部的故障檢測回路發(fā)出操作信號 才能動作，而故障的檢測需要一定的延時，運增加了故障的切除時間，特別發(fā)生惡性短路故 障時，將嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本申請?zhí)峁┮环NZ源直流斷路器，解決現(xiàn)有技術(shù)中斷路動作時間長、安全性低的問 題。
[0007] -種Z源直流斷路器，用于串接在負載和直流電源之間，Z源直流斷路器包括依次 串聯(lián)的第一電感、半控型器件和第二電感;第一電感的一端接直流電源的正極，另一端接半 控型器件的陽極，半控型器件的陰極接第二電感的一端，第二電感的另一端與負載相連;還 包括第一電感吸收回路、第二電感吸收回路、第一電容和第二電容;第一電感吸收回路并接 在第一電感兩端，第二電感吸收回路并接在第二電感兩端;第一電容的一端接半控型器件 的陰極，另一端接直流電源負極;第二電容的一端接半控型器件的陽極，另一端接在第二電 感和負載之間。
[0008] 優(yōu)選的，還包括故障判斷模塊和Ξ極管，Ξ極管串接在半控型器件和第二電感之 間，Ξ極管的集電極接半控型器件的陰極，Ξ極管的發(fā)射極接第二電感的一端;故障判斷模 塊的輸入端接第一電容與直流電源負極相連接的一端，故障判斷模塊的輸出端接Ξ極管的 基極;故障判斷模塊在第一電容的電流值大于設(shè)定值時，用于向Ξ極管的基極輸出控制信 號，控制Ξ極管進入截止?fàn)顟B(tài)。
[0009] 優(yōu)選的，第一電感吸收回路包括串聯(lián)的第一電阻和第一二極管，第一二極管的負 極接直流電源的正極，第一二極管的正極接第一電阻的一端，第一電阻的另一端接在第一 電感和半控型器件之間；第二電感吸收回路包括串聯(lián)的第二電阻和第二二極管，第二二極 管的負極接半控型器件和第二電感之間，第二二極管的正極接第二電阻的一端，第二電阻 的另一端接在第二電感和負載之間。
[0010] 優(yōu)選的，故障判斷模塊為過流繼電器。
[0011] 優(yōu)選的，Ξ極管為絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
[0012] 本申請的有益效果是，當(dāng)負載側(cè)發(fā)生短路故障時，由于電感中的電流不能突變，因 此第一電感和第二電感中的電流II等于故障前的穩(wěn)態(tài)電流IlDad，流過本發(fā)明的故障電流突 變分量將由Z源第一電容提供，該電流突變分量由第一電容反向流過半控型器件，此時半控 型器件的陽極電流迅速減少，當(dāng)半控型器件的陽極電流低于半控型器件的維持電流時，半 控型器件滿足自動關(guān)斷條件而斷開，從而將故障隔離。因此，本申請不需要外部觸發(fā)命令即 可迅速動作，縮短了隔離故障的時間，斷路動作時間短，提升了系統(tǒng)的安全性。
[0013] 同時，故障電流由直流電源和第一電容共同提供，減少了故障對電源的影響，在開 斷過程中不會產(chǎn)生電弧，開關(guān)元件不會承受過電壓，可增加斷路器的使用壽命。
[0014]
【附圖說明】
[0015] 圖1為實施例1的電路圖； 圖2為實施例1在負載發(fā)生故障時的電路簡化圖； 圖3為實施例2的電路圖； 圖4為實施例3的電路圖； 圖5為實施例4的電路圖； 圖6為實施例4的實驗波形圖。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[001引實施例1: 一種Z源直流斷路器，如圖1所示，用于串接在負載11和直流電源10之間，該Z源直流斷 路器包括依次串聯(lián)的第一電感1、半控型器件2和第二電感3;第一電感1的一端接直流電源 10的正極，另一端接半控型器件2的陽極，半控型器件2的陰極接第二電感3的一端，第二電 感3的另一端與負載11相連;還包括第一電感吸收回路6、第二電感吸收回路7、第一電容4和 第二電容5;第一電感吸收回路6并接在第一電感1的兩端，第二電感吸收回路7并接在第二 電感3的兩端;第一電容4的一端接半控型器件2的陰極，另一端接直流電源10的負極;第二 電容5的一端接半控型器件2的陽極，另一端接在第二電感3和負載11之間。
[0019]由于負載11側(cè)的任何擾動都會在Z源第一電容4支路中產(chǎn)生擾動電流，因此，可W 通過第一電容4的支路電流icz的大小來判斷是否發(fā)生故障。系統(tǒng)正常運行時，穩(wěn)態(tài)的負載電 流小于或等于線路的額定負載電流，因此第一電容4的電流判斷式如下： 式中，le為線路額定負載電流，Κ為動作系數(shù)，取值范圍為1〉Κ〉0,為了躲過正常的負載 波動和投切負荷，可取κ〉0.5。實際情況中，由于線路的運行環(huán)境W及負載種類的不同，Κ的 取值各不相同，可通過實際的運行經(jīng)驗得出更合理的經(jīng)驗值，而不限于本實施例提供的數(shù) 值。
[0020] 當(dāng)負載側(cè)發(fā)生故障時，由于Ζ源電感電流不能突變，此時故障電流中的故障分量扛 完全由第一電容4和負載11提供。其簡化電路如圖2所示，圖中兩個阻抗電容12分別表示第 一電容4和第二電容5,負載11側(cè)包括故障電阻13和負載電容14, ?、表示負載電容14產(chǎn)生的 電流，由分流公式可得
因為只有滿足條件時，半控型器件2才能達到關(guān)斷的條件，因此Ζ源直流斷 路器最小可檢測故障電流每>.;燦i.為：
即故障電流的突變分量滿足上式時，本實施例不需要外部觸發(fā)命令可迅速地動作，達 到快速切除故障的目的。
[0021] 實施例2: 作為實施例1的改進，如圖3所示，由實施例1可知，可檢測的故障電流最小值為游，顧 當(dāng)故障電流小于運一最小值時，可能存在檢測不到故障的現(xiàn)象，因此，本實施例增加了故障 判斷模塊8和Ξ極管9，Ξ極管9串接在半控型器件2和第二電感3之間，Ξ極管