【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及民用低压直流供配电领域，是一种基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置。
技术介绍
1、随着技术的进步，直流电力系统因效率高、功率密度高、供电安全可靠等优势发展迅速，应用愈加广泛，主要包括轨道交通、数据中心、微电网等领域，但是直流系统由于在故障下不存在电流过零，因此，传统的配电装置很难切除电弧，需要增加额外的灭弧装置。
2、申请人研究发现：目前在直流配电领域存在以下现状：1）大部分场景下都是通过提高交流断路器余度选型的方法从而达到直流故障分断的功能，2）采用2p断路器串联应用方式，多个触头同时分断灭弧的方法，提升故障下的可靠性分断能力，因此造成配电保护功能成本的急剧增加；3）出于直流不接地系统发生两点接地故障时的严重危害，因此设计规则中要求直流不接地系统的低压侧的功率输入侧和输出侧均需配备断路器设备，这样就造成了成本的再次增加；4）针对部分直流系统为保证后端用电负载不间断供电的需求，常在直流母线上挂载储能装置，当发生故障时，储能装置的故障电流和故障上升斜率极大，因此采用传统的机械式断路器很难满足快速切除故障的能力。
技术实现思路
1、针对上述背景中的问题，本专利技术提出的固态复合式电力电子混合开关保护装置具备高可靠、高智能化、高集成化的优势，可解决上述问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。
3、一种基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，包括：
4、该装置包括了输入侧的第一半导
5、控制单元控制输入侧的第一半导体功率单元和输出侧的第二半导体功率单元，实现装置所处配电回路的开通和闭合，实现用电负载的供电控制和保护。
6、进一步的，该装置还可包含断点单元，其中断点单元包括了输入侧的第一断点单元和输出侧的第二断点单元；输入侧的第一半导体功率单元和第一断点单元串联，输出侧的第二半导体功率单元和第二断点单元串联，控制输入侧的第一半导体功率单元和第一断点单元和输出侧的第二半导体功率单元和第二断点单元实现装置所处配电回路的开通和闭合，实现用电负载的供电控制和保护。
7、进一步的，所述控制单元可以是一个，也可以是两个，当有两个控制单元时，记为第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元控制输入侧的第一半导体功率单元和第一断点单元，第二控制单元控制输出侧的第二半导体功率单元和第二断点单元。
8、进一步的，当固态复合式电力电子混合开关保护装置要分断所处配电回路或者配电线路发生过载、短路、接地故障时该装置要切除故障情况下，固态复合式电力电子混合开关保护装置首先分断第一半导体功率单元和第二半导体功率单元，实现快速切除故障，无弧分断回路，其次分断第一断点单元和第二断点单元，保证配电回路中具备物理分断间隙。
9、进一步的，当固态复合式电力电子混合开关保护装置给后端用电负载供电时，固态复合式电力电子混合开关保护装置首先闭合第一断点单元和第二断点单元，其次闭合第一半导体功率单元和第二半导体功率单元。
10、进一步的，在直流不接电系统中发生多点接地故障时，记故障a为功率进线上的任意一点，故障d为功率输出-上的任意一点，故障b为功率输出+上的任意一点，故障c为功率出线上的任意一点；
11、当故障a和故障d同时发生接地故障时，输入侧的第一半导体功率单元和第一断点单元被短路，只有第二半导体功率单元和第二断点单元处于配电回路中，第二半导体功率单元分断配电回路；
12、当故障b和故障c同时发生接地故障时，输出侧的第二半导体功率单元和第二断点单元被短路，只有第一半导体功率单元和第一断点单元处于配电回路中，第一半导体功率单元分断配电回路。
13、进一步的，该装置的第一断点单元和第二断点单元还用于在第一半导体功率单元和第二半导体功率单元同时失效情况下，分断回路，切除故障。
14、进一步的，所述控制单元至少包含如下功能模块：第一采集单元、第二采集单元、计量单元、处理器单元、快速保护单元、逻辑单元、驱动单元、电源单元、通讯单元；
15、第一采集单元用于采集配电回路的电流值；
16、第二采集单元用于采集用电负载设备工作电压；
17、计量单元用于实现用电负载的功率检测；快速保护单元用于快速检测配电回路短路故障；
18、处理器单元用于配电回路的状态检测和数据处理；
19、逻辑单元用于电信号的快速处理；
20、驱动单元用于实现驱动半导体单元和断点单元；
21、电源单元为所有单元提供所需的工作电压；
22、通讯单元用于与上位机间的数据交互。
23、本专利技术技术方案提供的一种基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，包括：第一半导体功率单元、第一断点单元串联、第二半导体功率单元、第二断点单元串联、控制单元；控制单元控制输入侧第一半导体功率单元和第一断点单元和输出侧的第二半导体功率单元和第二断点单元实现装置所处配电回路的开通和闭合，实现用电负载的供电控制和保护，解决直流系统中发生短路或过载等故障情况下故障切除难的问题。
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1.一种基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，该装置还包含断点单元，其中断点单元包括了输入侧的第一断点单元（3）和输出侧的第二断点单元（4）；输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3）串联，输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）串联，控制输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3）和输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）实现装置所处配电回路的开通和闭合，实现用电负载的供电控制和保护。
3.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，所述控制单元为一个或两个，当有两个控制单元时，记为第一控制单元（5）和第二控制单元（6），第一控制单元（5）控制输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3），第二控制单元（6）控制输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）。
4.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在
5.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，当固态复合式电力电子混合开关保护装置给后端用电负载供电时，固态复合式电力电子混合开关保护装置首先闭合第一断点单元（3）和第二断点单元（4），其次闭合第一半导体功率单元（1）和第二半导体功率单元（2）。
6.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，在直流不接电系统中发生多点接地故障时，记故障a为功率进线上的任意一点，故障d为功率输出-上的任意一点，故障b为功率输出+上的任意一点，故障c为功率出线上的任意一点；
7.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，该装置的第一断点单元（3）和第二断点单元（4）还用于在第一半导体功率单元（1）和第二半导体功率单元（2）同时失效情况下，分断回路，切除故障。
8.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，所述控制单元至少包含如下功能模块：第一采集单元（7）、第二采集单元（8）、计量单元（9）、处理器单元（10）、快速保护单元（11）、逻辑单元（12）、驱动单元（13）、电源单元（14）、通讯单元（15）；
...【技术特征摘要】
1.一种基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，该装置还包含断点单元，其中断点单元包括了输入侧的第一断点单元（3）和输出侧的第二断点单元（4）；输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3）串联，输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）串联，控制输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3）和输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）实现装置所处配电回路的开通和闭合，实现用电负载的供电控制和保护。
3.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，所述控制单元为一个或两个，当有两个控制单元时，记为第一控制单元（5）和第二控制单元（6），第一控制单元（5）控制输入侧的第一半导体功率单元（1）和第一断点单元（3），第二控制单元（6）控制输出侧的第二半导体功率单元（2）和第二断点单元（4）。
4.如权利要求1所述的基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置，其特征在于，当固态复合式电力电子混合开关保护装置要分断所处配电回路或者配电线路发生过载、短路、接地故障时该装置要切除故障情况下，固态复合式电力电子混合开关保护装置首先分断第一半导体功率单元（1）和第二半导体功率单元（2），实...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠甫，刘东星，高跃龙，
申请(专利权)人：天津航空机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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