一种用于固态开关的缓冲吸收电路制造技术

本发明专利技术提供了一种用于固态开关的缓冲吸收电路，所述电路包括：缓冲支路和能量吸收支路，所述缓冲支路与所述能量吸收支路并联，且所述缓冲支路与所述能量吸收支路分别与固态开关并联，其中，所述缓冲支路包括缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和缓冲电容串联；所述能量吸收支路包括避雷器，所述能量吸收支路用于隔离电路故障以及吸收电路故障产生的能量。相比于现有技术，所述缓冲吸收电路降低了制造成本，避免了二极管等器件的选型困难，为固态开关安全运行提供切实可靠地保障。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固态开关的缓冲吸收电路
本专利技术属于电力电子驱动应用技术，尤其涉及一种用于固态开关的缓冲吸收电路。
技术介绍
固态开关是利用电力电子阀串进行电流导通、开断的装置。由于在电流开断过程中会产生暂态过电压和暂态过电流，电路系统中需要配置电流缓冲电路；同时，由于电路系统发生故障时会产生一定的能量，电路系统中需配置能量吸收电路。缓冲吸收电路是固态开关安全可靠运行的保障。在现有技术中，特别是高压、大电流等级的电路系统，设置RCD缓冲电路为固态开关的缓冲吸收电路的成本较高；并且RCD缓冲电路中对于高压二极管的选型也存在困难，如果高压二极管选型不合适，对固态开关的运行存在影响，甚至造成固态开关的损坏。
技术实现思路
为了解决现有技术中成本高、选型困难的技术问题，本专利技术提出了一种用于固态开关的缓冲吸收电路。一种用于固态开关的缓冲吸收电路，所述电路包括：缓冲支路和能量吸收支路，所述缓冲支路与所述能量吸收支路并联，且所述缓冲支路与所述能量吸收支路分别与固态开关并联，其中，所述缓冲支路包括缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和缓冲电容串联；所述能量吸收支路包括避雷器，所述能量吸收支路用于隔离电路故障以及吸收电路故障产生的能量。进一步地，所述能量吸收支路中避雷器为氧化锌避雷器。进一步地，所述缓冲支路中缓冲电阻为：其中，R为缓冲电阻阻值，Usd为电力电子器件长期稳态耐压，Imain为陡波冲击电流幅值。进一步地，所述缓冲支路中缓冲电容为：其中，C为缓冲电容值，K为系数，tres为陡波冲击电流波前时间，Imain为陡波冲击电流幅值，Ures为陡波冲击电流时的避雷器残压。本专利技术所述缓冲吸收电路通过设置缓冲电阻参数和缓冲电容参数以及选择氧化锌避雷器，为固态开关开断过程中的产生的暂态过电压和暂态过电流提供了缓冲支路，而且提供了能隔离电路故障以及吸收所述故障产生的能量的能量吸收支路，所述缓冲支路和能量吸收支路通过并联连接并分别与固态开关并联。相比于现有技术，所述缓冲吸收电路降低了制造成本，避免了二极管等器件的选型困难，为固态开关安全运行提供切实可靠地保障。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的用于固态开关的缓冲吸收电路的结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的缓冲吸收电路的进一步结构示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的固态开关关断过程中避雷器两端电压和电流的波形示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的避雷器残压比对应K值的曲线示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了根据本专利技术实施例的用于固态开关的缓冲吸收电路的结构示意图。如图所示的电路组合拓扑结构，本专利技术实施例所述用于固态开关的缓冲吸收电路包括缓冲支路和能量吸收支路。其中，所述固态开关通过电力电子阀串实现电流导通或开断功能，所述固态开关通过并联方式实现与所述缓冲支路和能量吸收支路地连接；所述缓冲支路选择RC缓冲电路，所述RC缓冲电路为缓冲电阻和缓冲电容相串联的电路，所述RC缓冲电路为固态开关关断时产生的暂态过电压和暂态过电流提供缓冲，所述RC缓冲支路中不含有二极管等器件。对比现有技术中RCD缓冲电路，所述RC缓冲电路的成本低，因此，所述RC缓冲电路有效地为固态开关可靠运行提供保障、且降低了缓冲吸收电路的制造成本。本专利技术实施例中所述RC缓冲电路与所述能量吸收支路并联；所述能量吸收支路中包括避雷器等器件。优选地，本专利技术实施例选择氧化锌避雷器作为能量吸收支路中的避雷器。所述氧化锌避雷器用于隔离电路故障以及吸收电路故障产生的能量：当电路系统正常工作、固态开关实现电流导通时，所述氧化锌避雷器呈现高阻态，对电路系统无影响；当电路系统发生故障、固态开关关断时，所述氧化锌避雷器则呈现低阻态，从而实现系统故障地隔离以及故障产生的能量地吸收，保护固态开关及电力电子器件不受影响。图2示出了根据本专利技术实施例的缓冲吸收电路的进一步结构示意图。如图所示，电力电子阀串、能量吸收支路和RC缓冲电路通过并联方式连接。示例性地，电路正常运行时，电流经所述电力电子阀串进行导通，电路系统正常工作；当电路系统发生故障后，所述电力电子阀串关断，电路系统中电流首先换流至所述RC缓冲电路，当所述电力电子阀串及电力电子器件两端电压高于所述能量吸收支路中避雷器的额定电压后，电流再逐渐换流至所述能量吸收支路，并在能量完全吸收后下降至0。本专利技术实施例所述缓冲吸收电路的RC缓冲电路中，线路杂散电感Ls1受阻容器件本身以及线路结构影响，并且在实际应用过程中会尽量减小线路杂散电感Ls1，故线路杂散电感Ls1的电感值相对较小，即在整个换流过程中，线路杂散电感Ls1的压降远小于所述RC缓冲电路的压降；在所述能量吸收支路中，器件寄生电感Ls2为线路杂散电感Ls1的等效杂散电感，器件寄生电感Ls2除受线路结构影响外，还受避雷器结构、趋肤效应等因素影响，器件寄生电感Ls2的伏安特性参考GB11032规定的陡波冲击电流下避雷器参数。由于所述能量吸收支路中避雷器本身的伏安特性在参数选取过程中的计算较为复杂，且所述避雷器稳态伏安特性曲线测量困难，故本专利技术实施例中将GB11032规定的陡波冲击电流下的残压Ures作为能量吸收支路的已知参数。所述陡波冲击电流下的残压参数已经将杂散电感、趋肤效应、压敏特性等性质包含在内，并且测试相对简单，可以通过型式试验时被试比例单元的残压乘以比例系数计算得到。本专利技术实施例中电力电子器件陡波冲击电流波前时间tres是已知条件，在所述能量吸收支路中避雷器参数选型时，可以通过改变所述避雷器的厚度，使所述避雷器在电力电子器件最大关断电流Imain冲击下，所述避雷器的残压Ures小于电力电子器件的暂态耐受电压Utr。综上所述，陡波冲击电流幅值或电力电子器件最大关断电流Imain、陡波冲击电流波前时间tres、电力电子器件暂态耐压Utr、电力电子器件长期稳态耐压Usd和陡波冲击电流幅值为Imain时避雷器残压Ures等数值均为已知条件，基于所述已知条件，需对所述RC缓冲支路中缓冲电阻参数和缓冲电容参数进行求解。所述缓冲电阻的设置是为了确保在固态开关导通后，电力电子器件电流不超过最大关断电流Imain，从而保证所述器件正常工作，因此所述缓冲电阻阻值必须满足：由于固态开关在关断过程中，电流首先换流至所述RC缓冲电路，所述缓冲电阻上产生很大的压降，并与杂散电感共同作用，会在所述RC缓冲电路中产生电压尖峰，故过大的缓冲电阻值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固态开关的缓冲吸收电路，所述电路包括：缓冲支路和能量吸收支路，所述缓冲支路与所述能量吸收支路并联，且所述缓冲支路与所述能量吸收支路分别与固态开关并联，其中，所述缓冲支路包括缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和缓冲电容串联；所述能量吸收支路包括避雷器，所述能量吸收支路用于隔离电路故障以及吸收电路故障产生的能量。

【技术特征摘要】
1.一种用于固态开关的缓冲吸收电路，所述电路包括：缓冲支路和能量吸收支路，所述缓冲支路与所述能量吸收支路并联，且所述缓冲支路与所述能量吸收支路分别与固态开关并联，其中，所述缓冲支路包括缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和缓冲电容串联；所述能量吸收支路包括避雷器，所述能量吸收支路用于隔离电路故障以及吸收电路故障产生的能量。2.根据权利要求1所述的缓冲吸收电路，其特征在于，所述能量吸收支路中避...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖祥，屈鲁，黄松波，曾嵘，余占清，刘佳鹏，周文鹏，赵伟，曾杰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东,44