一种固态直流断路器的软关断驱动电路及其参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种固态直流断路器的软关断驱动电路及其参数设计方法，其中，软关断驱动电路包括开通支路、关断支路以及第一并联电容，第一二极管使固态直流断路器驱动芯片输出的电流流过开通支路，第二二极管使固态直流断路器驱动芯片输出的电流流过关断支路。本发明专利技术通过两阶段变阻抗的方式，既能快速响应外部关断信号，又能有效抑制关断时线路电感导致的瞬时过电压；电感能量在半导体器件内部耗散，因此无需外接缓冲电路，能够精简系统结构，减小系统体积；避免了其他过电压抑制方案中过电压钳位幅值过高、引入LC振荡的问题；结构简单可靠，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种固态直流断路器的软关断驱动电路及其参数设计方法


[0001]本专利技术涉及一种固态直流断路器的软关断驱动电路及其参数设计方法，属于固态直流断路器


技术介绍

[0002]直流断路器(SSCB)是直流电网的关键设备之一，起快速切断故障线路、防止故障扩散的作用。相比于传统的机械式断路器，基于功率半导体器件的固态直流断路器在故障响应时间、故障清除速度方面均具有显著优势。
[0003]但由于线路分布电感的存在，SSCB关断时快速下降的电流使功率器件承受极高的瞬态过电压，将导致功率器件过压击穿并损坏SSCB内的其他器件，甚至危害上游的敏感设备。
[0004]现今，普遍的做法是在功率半导体器件两端并联缓冲支路，常见的如电阻
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电容
‑
二极管(RCD)缓冲电路、金属氧化物变阻器(metal oxide varistors，MOV)，在吸收掉线路内剩余的能量的同时限制过电压的幅值，有效保护了功率器件。但引入RCD缓冲电路会带来LC振荡的问题，而金属氧化物变阻器仅能将过电压抑制在2～3倍系统电压的水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态直流断路器的软关断驱动电路，所述固态直流断路器包括控制器、驱动芯片、软关断驱动电路和压控型半导体器件，其特征在于，所述软关断驱动电路包括开通支路、关断支路以及第一并联电容，所述关断支路包括第一二极管、第一限流电阻和齐纳二极管，所述开通支路包括第二二极管和第二限流电阻；所述齐纳二极管的阳极连接所述驱动芯片的输出端，阴极连接所述第一二极管的阴极，所述第一限流电阻与所述齐纳二极管并联，所述第二限流电阻的一端连接所述驱动芯片的输出端，另一端连接所述第二二极管的阳极，所述第一并联电容的一端连接所述第二二极管的阴极、所述第一二极管的阳极以及所述压控型半导体器件的门极或栅极，所述第一并联电容的另一端连接所述压控型半导体器件的射极或源极；所述第一二极管使驱动芯片输出的电流流过开通支路；所述第二二极管使驱动芯片输出的电流流过关断支路。2.根据权利要求1所述的固态直流断路器的软关断驱动电路，其特征在于，所述压控型半导体器件为IGBT开关管、Si IGCT、Si MOSFET、Si JFET、SiC MOSFET和GaN HEMT中的其中一种。3.基于权利要求1
‑
2任一项所述的固态直流断路器的软关断驱动电路的参数设计方法，其特征在于，所述参数设计方法包括如下步骤：步骤1，确定软关断驱动电路的参数设计所需要的性能指标，包括：系统电压V
s
、线路分布电感估计值L
s
、最大允许电流I
cmax
、电流下降率λ以及额定负载R
Load
；其中：所述电流下降率λ参考最大允许过压的设计值V
ovmax
确定：其中，i
c
为所述压控型半导体器件集电极或漏极电流；关断相间短路的故障电流时，所述压控型半导体器件承受的最大过电压V
cemax
为：步骤2，对软关断驱动电路的参数进行设计，具体为：根据V
cemax
、I
cmax
以及通态热功耗对所述压控型半导体器件进行选型，获取选型后的压控型半导体器件的传输特性曲线；软关断期间，集电极或漏极电流近似为以下表达式，记为g(
·
)：i
c
＝g(v
ge
)＝f(v
ge
,V
ce(const2)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学忠，陈仪伟，周洲，袁刘东，周逸，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：