基于预充电电容器的光伏直流断路器抑弧拓扑制造技术

本发明专利技术提出了一种预充电电容的光伏直流断路器抑弧拓扑，涉及直流断路器抑弧的技术领域。该拓扑由电压检测电路、驱动控制电路和缓冲执行电路三部分构成，通过P1‑P4并联在光伏直流断路器触头两端，使其辅助断路器完成分断电路工作。其工作原理是：通过检测断路器开断过程中断口之间电压，利用光耦模块及驱动电路使IGBT导通，由IGBT开关器件和并联电容器形成放电电路，向负载放电抬升负载两端电压，从而降低断路器断口两端电压，使其低于燃弧电压，破坏燃弧条件。其有益效果是可显著降低光伏断路器的分断燃弧时间，有利于提高光伏断路器寿命，具有较好经济技术特性。

【技术实现步骤摘要】
基于预充电电容器的光伏直流断路器抑弧拓扑
：本专利技术涉及光伏直流断路器抑弧的
，是一种电容缓冲式光伏直流断路器抑弧拓扑。
技术介绍
：光伏直流汇流箱中直流断路器的可靠性对光伏系统的安全性有重要影响。因直流电弧不存在过零点而较难熄灭，电弧烧蚀触头使断路器的使用寿命缩短，甚至引发火灾事故使系统可靠性降低。高压直流断路器主要分为机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器。混合式直流断路器综合了机械开关耐压高和电力电子器件断流能力强动作迅速的优点，CN111146760A公开了一种混合式直流断路器包括通流支路、电子开关支路和吸能支路，需要多器件串并联，存在均压均流问题和驱动控制电路复杂的缺陷，另外需配合缓冲吸收电路保护电力电子器件。此外，采用“人工过零点法”设计的方案大多从电弧能量转移角度考虑，将故障电流转移到其他支路，目前从电弧燃弧条件方面考虑设计断路器结构的策略较少。如文献[1]提出了电容换流型直流断路器，主支路采用直流电容与二极管阀组串联的结构，辅助支路由IGBT与晶闸管阀组串联组成，提高了开断能力，降低了成本，但仍是将燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.预充电电容的光伏直流断路器抑弧拓扑，其特征在于，该拓扑由两个近似对称的部分构成，含4个外接端子，主要包括以下三部分：(1)电压检测电路(2)驱动控制电路和(3)缓冲执行电路。/n

【技术特征摘要】
1.预充电电容的光伏直流断路器抑弧拓扑，其特征在于，该拓扑由两个近似对称的部分构成，含4个外接端子，主要包括以下三部分：(1)电压检测电路(2)驱动控制电路和(3)缓冲执行电路。


2.根据权利要求1所述的预充电电容的光伏直流断路器抑弧拓扑，以上半个拓扑为例简述各部分组成：
(1)电压检测电路主要由限流电阻R1，光电耦合器T1组成，用来检测断路器触头两端电压，从而控制抑弧电路是否工作。
其中，限流电阻R1并联在触头两端，起检测电压作用。光电耦合器T1起判断电压及控制抑弧电路开通的作用。
触头间电压为光耦模块的驱动信号。光耦导通条件是断路器开断过程中触头间电压达到15-20V，断路器闭合和完全断开时光耦均不导通，抑弧电路不工作。
(2)驱动控制电路器件主要由电磁继电器KM，电容C1，电容充电限流电阻R2和R3组成，目的是驱动IGBT管T4和T5的导通，为抑弧电路放电回路提供通道。
光耦满足驱动电压条件导通后，开通受控端，将触头两端电压钳制为0，破坏燃弧条件，同时驱动IGBT管导通，电容C1上的电压作为IGBT管导通的驱动信号。
(3)缓冲执行电路主要由电容C3，充电限流电阻R4，续流二极管T3和IGBT管T4和T5组成，其特征是利用电容电压的不可突变性使断路器在分断到极限距离时，断路器两端电压低于燃弧电压，实现断路器快速灭弧。


3.根据权利要求1所述的预充电电容的光伏直流断路器抑弧拓扑，电压检测电路特征在于该电路有三个工作状态：
(1)断路器闭合时，触头两端电压接近于零，光电耦合器T1和T2由于没有足够的电压不导通，VCC1、VCC2电源被光电耦合器受控端阻断，故而驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚芳，孟德芳，苏云翔，唐圣学，赵靖英，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12