双向半导体断路器制造技术

本发明专利技术涉及双向半导体断路器，本发明专利技术实施例的双向半导体断路器，包括：主电路部，连接在电源与负载之间，所述主电路部由第一半导体开关和第二半导体开关串联配置；以及缓冲电路部，其一端连接于所述第一半导体开关的前端，其另一端连接于所述第二半导体开关的后端，从而所述缓冲电路部并联连接于所述第一半导体开关和所述第二半导体开关。此时，所述缓冲电路部包括：第一电路线，由第一电容和第一二极管串联配置；第二电路线，并联连接于所述第一电路线，所述第二电路线由第二电容和第二二极管串联配置；以及第三电路线，其一端连接于所述第一电路线，而其另一端连接于所述第二电路线，所述第三电路线由第一电阻和第二电阻串联配置，从而能够提供一种可应用于双向故障电流的同时满足半导体保护和电流抑制性能的缓冲电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向半导体断路器
本专利技术涉及断路器，更具体而言，涉及一种双向半导体断路器。
技术介绍
在半导体断路器中，通常使用缓冲电路(SnubberCircuit)，以保护半导体免受半导体开关时产生的电压引起的损伤。另外，电力用半导体断路器也同样需要缓冲电路以降低开关时产生的电压。作为缓冲电路，可以例举电容C缓冲器、电阻-电容RC缓冲器、充放电型(Charge-dischargetype)电阻-电容-二极管RCD缓冲器、以及放电抑制型(Discharge-suppressingtype)缓冲电路。下面，对其中的充放电型(Charge-dischargetype)RCD缓冲器的动作进行详细说明。在缓冲器仅由并联接线于电力用半导体的电容C构成的情况下，当故障电流消除后再次接通断路器的电力用半导体时，会发生浪涌电流问题。具体而言，在发生故障之后，缓冲器的电容C充电为DC链路电压VDC。因此，当重新接通断路器时，电容电压通过电力用半导体直接放电，从而会产生浪涌电流。为了减小如上所述的电力用半导体和电容的浪涌电流，需要减小电容的放电速度，这可以通过在电容上串联连接电阻来实现。因此，缓冲器自然地由RC缓冲器构成。这种RC缓冲器可以解决开关时的浪涌电流，并且可以快速减小故障电流。但是，当消除了故障电流时，电阻两端的电压降变得与并联连接在所述电阻的半导体元件两端的电压降相同，从而电路会因随着电压上升引起的过电压而受损。因此，通常将具有图1所示的电路结构的充放电型RCD缓冲器8应用于半导体断路器10。参照图1，在配置于电源1和负载2之间的半导体断路器10阻断故障电流的过程中，直到故障电流变成零为止，充放电型RCD缓冲器8作为C缓冲器工作，并且在故障电流消除后重新接通半导体断路器10时，充放电型RCD缓冲器8作为RC缓冲器工作。然而，在这种充放电型RCD缓冲器8中，由于在发生故障时电容未形成有电压，因此不能在阻断动作时立即减小故障电流。即，由于电容需要充电至Vdc以上，因此不能立即阻断故障电流。另一方面，如图2所示，在放电抑制型(Discharge-suppressingtype)缓冲器的情况下，具有放电抑制型缓冲器8’的半导体断路器10’的输出电压从Vdc开始，因此在断开断路器之后也可以立即阻断故障电流。即，由于缓冲器8’的电容C在正常状态下充电为Vdc，因而能够阻断故障电流。尤其，在线路电感随着故障点而变化的系统中，具有这种缓冲器8’的半导体断路器10’在预先充电的电容的作用下，可以在发生故障后立即抑制故障电流的增加。另外，如图2所示，由于缓冲电路内部有续流(free-wheeling)路径，因此即使不使用额外的续流二极管也可以对半导体断路器10进行过电压保护。因此，与充放电型RCD缓冲器相比，放电抑制型RCD缓冲器具有提高的过电压保护和故障电流抑制性能。然而，在阻断反向故障电流的情况下，由于放电抑制型缓冲器的二极管会阻断电流路径，因此在半导体断路器10两端会产生过电压。因此，放电抑制型RCD缓冲器无法使用在双向半导体断路器的双向缓冲电路。如上所述，应用于现有的半导体断路器的缓冲电路，无法同时满足既具有优异的快速抑制故障电流性能、过电压保护性能，又能够双向动作的要求。即，强调半导体保护和电流抑制性能的缓冲电路只能应用于单向故障电流阻断，而可应用于双向故障电流的缓冲电路不能充分满足半导体保护和电流抑制性能。
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此，本专利技术用于解决如上所述的现有技术中的问题，本专利技术的一目的在于，提供一种双向半导体断路器，其包括能够应用于双向故障电流的同时满足半导体保护和电流抑制性能的缓冲电路。用于解决问题的手段用于实现所述本专利技术的目的的本专利技术实施例的双向半导体断路器，包括：主电路部，连接在电源与负载之间，所述主电路部由第一半导体开关和第二半导体开关串联配置；以及缓冲电路部，其一端连接于所述第一半导体开关的前端，而其另一端连接于所述第二半导体开关的后端，从而所述缓冲电路部并联连接于所述第一半导体开关和所述第二半导体开关。此时，所述缓冲电路部包括：第一电路线，由第一电容和第一二极管串联配置；第二电路线，并联连接于所述第一电路线，所述第二电路线由第二电容和第二二极管串联配置；以及第三电路线，其一端连接于所述第一电路线，而其另一端连接于所述第二电路线，所述第三电路线由第一电阻和第二电阻串联配置，从而能够提供一种可应用于双向故障电流的同时满足半导体保护和电流抑制性能的缓冲电路。在一实施例中，还可以包括第一续流电路，其在所述断路器的输入部由第三二极管和第三电阻构成，用于抑制在所述断路器的阻断动作时产生的过电压。此时，所述第一续流电路可以包括：所述第三二极管，在所述第一半导体开关的电源侧节点并联连接于所述电源；以及所述第三电阻，并联连接在所述第三二极管与接地之间。在一实施例中，还可以包括第二续流电路，其在所述断路器的输出部由第四二极管和第四电阻构成。此时，所述第二续流电路可以包括：所述第四二极管，在所述第二半导体开关的负载侧节点并联连接于所述负载；以及所述第四电阻，并联连接在所述第四二极管与接地之间。在一实施例中，所述电源可以包括电源侧电感成分，而所述负载可以包括负载侧电感成分。在一实施例中，所述断路器可以在作为因短路而引起的故障时间点的t1之前开始，使所述缓冲电路部的所述第一电容的电压保持为与所述电源的电压相同。由此，在所述第一半导体开关和所述第二半导体开关断开的t2时间点，在所述电源侧节点或所述负载侧节点中流动的故障电流不会再增加。在一实施例中，在作为所述故障时间点的t1以后，当在所述第一半导体开关和所述第二半导体开关中流动的电流达到保护级别时，可以在所述t2时间点从电流传感器接收断开信号，从而所述第一半导体开关和所述第二半导体开关断开。在一实施例中，在所述t2时间点，故障电流Ifw可以开始经由所述第二续流电路流动。另一方面，在所述t2时间点之后的t3时间点，从所述第一电感器经由所述缓冲电路部的所述第一电路线流动的电流可以变为零。另外，所述故障电流Ifw可以增加到所述t3时间点，且从所述t3时间点开始减小。在一实施例中，所述第一半导体开关可以由第一MOSFET和第一并联二极管并联连接。另外，所述第二半导体开关可以由第二MOSFET和第二并联二极管并联连接。另一方面，所述第一MOSFET和所述第二MOSFET可以是N沟道型MOSFET。此时，所述第一并联二极管的一端和另一端可以分别连接于所述第一MOSFET的源极和漏极。另外，所述第二并联二极管的一端和另一端可以分别连接于所述第二MOSFET的漏极和源极。在一实施例中，所述第一电路线可以按照所述第一电容、所述第一二极管的顺序串联连接，而所述第二电路线可以按照所述第二二极管、所述第二电容的顺序串联连接。在一实施例中，所述第三电路线的一端可以连接于所述第一电容的另一端和所述第一二极管的一端，而所述第三电路线的另一端可以连接于所述第二二极管的一端和所述第二电容的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向半导体断路器，其中，包括：/n主电路部，连接在电源与负载之间，所述主电路部由第一半导体开关和第二半导体开关串联配置；以及/n缓冲电路部，其一端连接于所述第一半导体开关的前端，其另一端连接于所述第二半导体开关的后端，从而所述缓冲电路部并联连接于所述第一半导体开关和所述第二半导体开关，/n所述缓冲电路部包括：/n第一电路线，由第一电容和第一二极管串联配置；/n第二电路线，并联连接于所述第一电路线，所述第二电路线由第二电容和第二二极管串联配置；以及/n第三电路线，其一端连接于所述第一电路线，其另一端连接于所述第二电路线，所述第三电路线由第一电阻和第二电阻串联配置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180827 KR 10-2018-0100543;20190411 KR 10-2019-001.一种双向半导体断路器，其中，包括：
主电路部，连接在电源与负载之间，所述主电路部由第一半导体开关和第二半导体开关串联配置；以及
缓冲电路部，其一端连接于所述第一半导体开关的前端，其另一端连接于所述第二半导体开关的后端，从而所述缓冲电路部并联连接于所述第一半导体开关和所述第二半导体开关，
所述缓冲电路部包括：
第一电路线，由第一电容和第一二极管串联配置；
第二电路线，并联连接于所述第一电路线，所述第二电路线由第二电容和第二二极管串联配置；以及
第三电路线，其一端连接于所述第一电路线，其另一端连接于所述第二电路线，所述第三电路线由第一电阻和第二电阻串联配置。


2.根据权利要求1所述的双向半导体断路器，其中，还包括，
第一续流电路，在所述断路器的输入部由第三二极管和第三电阻构成，用于抑制在所述断路器的阻断动作时产生的过电压，
所述第一续流电路包括：
所述第三二极管，在所述第一半导体开关的电源侧节点并联连接于所述电源；以及
所述第三电阻，并联连接在所述第三二极管与接地之间。


3.根据权利要求2所述的双向半导体断路器，其中，还包括，
第二续流电路，在所述断路器的输出部由第四二极管和第四电阻构成，
所述第二续流电路包括：
所述第四二极管，在所述第二半导体开关的负载侧节点并联连接于所述负载；以及
所述第四电阻，并联连接在所述第四二极管与接地之间。


4.根据权利要求1所述的双向半导体断路器，其特征在于，
所述电源包括电源侧电感成分，所述负载包括负载侧电感成分。


5.根据权利要求4所述的双向半导体断路器，其特征在于，
在作为因短路而引起的故障时间点的t1之前开始，使所述缓冲电路部的所述第一电容的电压保持为与所述电源的电压相同，从而在所述第一半导体开关和所述第二半导体开关断开的t2时间点，在所述电源侧节点或所述负载侧节点中流动的故障电流不会再增加。


6.根据权利要求5所述的双向半导体断路器，其特征在于，
在作为所述故障时间点的t1以后，当在所述第一半导体开关和所述第二半导体开关中流动的电流达到保护级别时，在所述t2时间点从电流传感器接收断开信号，从而所述第一半导体开关和所述第二半导体开关断开。


7.根据权利要求6所述的双向半导体断路器，其特征在于，
在所述t2时间点，故障电流Ifw开始经由所述第二续流电路流动，
在所述t2时间点之后的t3时间点，从所述第一电感器经由所述缓冲电路部的所述第一电路线流动的电流变为零，
所述故障电流Ifw增加到所述t3时间点，且从所述t3时间点开...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈政煜，张寿亨，康圣熙，宋雄侠，薛承基，朴东焄，申东浩，
申请(专利权)人：LS电气株式会社，首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR