【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流固态开关领域，具体涉及一种基于常通型sic jfet的交错串联式直流固态断路器。
技术介绍
1、近年来，随着光伏发电、风力发电等新能源和储能装置的接入以及各类电力电子技术的迅猛发展，构建以新能源为主体的新型电力系统受到广泛关注，柔性直流配电网技术因其电能质量高、稳定性高、控制灵活等优势也愈发突出，成为了研究热点。由于直流系统存在大容量的直流母线电容器组，且直流系统具有低阻抗特性，当发生短路接地故障后，瞬态故障电流无自然过零点，且上升速度快，幅值高，若不及时处理故障将对系统造成巨大损失。因此需要能够快速有效切除故障电流的直流断路器以提高直流配电网的供电可靠性，保护直流网络中电力电子装置。
2、随着近年宽禁带半导体器件的高速发展，基于碳化硅(sic)半导体的直流固态断路器受到了广泛关注。相比机械式和混合式直流断路器，此类直流固态断路器具有低导通电阻、高功率密度、优越热稳定性、高速关断动作、关断无电弧等优势，工作性能得以显著提升。考虑到受限于单个sic器件的耐压水平，通常将多个器件串联以适应较高的电压等级。对于器件串联拓扑而言，内部器件电压均衡，尤其是动态电压均衡是串联拓扑能否可靠运行的关键所在。目前较为通用的方案是通过外加电路实现串联器件的动态均压，但仍存在驱动控制电路较为复杂以及成本较高等缺点。
3、因此，亟需一种基于常通型sic jfet的串联式直流固态断路器，解决现有技术中驱动控制电路复杂且成本高的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种基于常通型sic jfet的交错串联式直流固态断路器，包括驱动模块以及n个交错串联的内层单元，所述n大于等于3，每个内层单元均包括底层开关管、顶层开关管以及底层驱动电阻以及顶层驱动电阻，所述底层开关管与底层驱动电阻一一对应，顶层开关管与顶层驱动电阻一一对应，所述底层开关管、顶层开关管均为jfet开关管；
4、对于任意第n个内层单元a1，第n+1个内层单元a2，第n+2个内层单元a3，n＝1,2,3......,n，所述内层单元a1的底层开关管的栅极与底层驱动电阻的第一端连接，所述底层驱动电阻的第二端与所述驱动模块的输出端连接，所述内层单元a1的底层开关管源极与其顶层开关管的栅极通过对应的顶层驱动电阻连接，所述内层单元a1底层开关管的漏极与所述内层单元a2底层开关管的源极连接，所述内层单元a1顶层开关管的漏极与内层单元a2顶层开关管的源极连接，所述内层单元a1顶层开关管的源极与内层单元a3底层开关管的漏极连接。
5、优选的，每个内层单元均包括内层均压网络，所述内层均压网络包括内层均压电容、第一二极管、以及内层限流电阻，每个内层单元的底层开关管的源极分别与其内层均压电容的第一端、第一二极管的阳极连接，所述内层均压电容的第二端以及第一二极管的阴极均与其对应的顶层驱动电阻的第一端连接，所述顶层驱动电阻的第二端与其对应的顶层开关管的栅极连接，所述顶层驱动电阻的第一端还通过内层限流电阻与其对应的顶层开关管的漏极连接。
6、优选的，所述断路器的第一个内层单元底层开关管的源极、最后一个内层单元顶层开关管的漏极均与驱动模块gnd极相连。
7、优选的，还包括外层均压网络，所述外层均压网络包括n-1个外层均压电容和n-1个雪崩二极管以及外层限流电阻，所述n-1个外层均压电容与n-1个雪崩二极管一一对应，对应任意第j个外层均压电容以及雪崩二极管，j＝1,2,3,......,n-1，所述第j个外层均压电容的第一端、对应的第j个雪崩二极管的阳极均与第j个内层单元的底层驱动电阻的第二端连接，所述第j个外层均压电容的第二端、对应的第j个雪崩二极管的阴极均与第j+1个内层单元的底层驱动电阻的第二端连接，且最后一个外层均压电容的第二端、对应的第j个雪崩二极管的阴极还与外层限流电阻的第一端连接，所述外层限流电阻的第二端与最后一个内层单元顶层开关管的漏极连接。
8、本专利技术具有以下有益效果：
9、1、本专利技术中的基于常通型sic jfet的交错串联式直流固态断路器，针对多个内层单元、多个sic jfet开关管串联仅需要一路驱动信号即可，控制系统结构简单，可靠性高，成本低，此外，采用常通型sic jfet开关管，通态损耗低，且拓扑中其他元件均不会流经负载电流，在系统正常运行时，相当于一根导线，降低了固态断路器整体导通损耗，即采用常通型sic jfet交错串联方案，提高直流断路器的耐受电压能力，能够适用于更高电压等级的应用场合，并具有极强的可扩展性。
10、2、在优选方案中，本专利技术采用内外层均压网络，能有效实现快速响应故障隔离、各串联开关管的静态均压以及故障隔离与恢复正常后投运过程中的动态均压。
11、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
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1.一种基于常通型Sic JFET的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，包括驱动模块以及N个交错串联的内层单元，所述N大于等于3，每个内层单元均包括底层开关管、顶层开关管以及底层驱动电阻以及顶层驱动电阻，所述底层开关管与底层驱动电阻一一对应，顶层开关管与顶层驱动电阻一一对应，所述底层开关管、顶层开关管均为JFET开关管；
2.根据权利要求1所述的基于常通型Sic JFET的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，每个内层单元均包括内层均压网络，所述内层均压网络包括内层均压电容、第一二极管、以及内层限流电阻，每个内层单元的底层开关管的源极分别与其内层均压电容的第一端、第一二极管的阳极连接，所述内层均压电容的第二端以及第一二极管的阴极均与其对应的顶层驱动电阻的第一端连接，所述顶层驱动电阻的第二端与其对应的顶层开关管的栅极连接，所述顶层驱动电阻的第一端还通过内层限流电阻与其对应的顶层开关管的漏极连接。
3.根据权利要求2所述的基于常通型Sic JFET的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，所述断路器的第一个内层单元底层开关管的源极、最后一个内层单元顶层开关管的
4.根据权利要求3所述的基于常通型Sic JFET的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，还包括外层均压网络，所述外层均压网络包括N-1个外层均压电容和N-1个雪崩二极管以及外层限流电阻，所述N-1个外层均压电容与N-1个雪崩二极管一一对应，对应任意第j个外层均压电容以及雪崩二极管，j＝1,2,3,......,N-1，所述第j个外层均压电容的第一端、对应的第j个雪崩二极管的阳极均与第j个内层单元的底层驱动电阻的第二端连接，所述第j个外层均压电容的第二端、对应的第j个雪崩二极管的阴极均与第j+1个内层单元的底层驱动电阻的第二端连接，且最后一个外层均压电容的第二端、对应的第j个雪崩二极管的阴极还与外层限流电阻的第一端连接，所述外层限流电阻的第二端与最后一个内层单元顶层开关管的漏极连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于常通型sic jfet的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，包括驱动模块以及n个交错串联的内层单元，所述n大于等于3，每个内层单元均包括底层开关管、顶层开关管以及底层驱动电阻以及顶层驱动电阻，所述底层开关管与底层驱动电阻一一对应，顶层开关管与顶层驱动电阻一一对应，所述底层开关管、顶层开关管均为jfet开关管；
2.根据权利要求1所述的基于常通型sic jfet的交错串联式直流固态断路器，其特征在于，每个内层单元均包括内层均压网络，所述内层均压网络包括内层均压电容、第一二极管、以及内层限流电阻，每个内层单元的底层开关管的源极分别与其内层均压电容的第一端、第一二极管的阳极连接，所述内层均压电容的第二端以及第一二极管的阴极均与其对应的顶层驱动电阻的第一端连接，所述顶层驱动电阻的第二端与其对应的顶层开关管的栅极连接，所述顶层驱动电阻的第一端还通过内层限流电阻与其对应的顶层开关管的漏极连接。
3.根据权利要求2所述的基于常通型...
【专利技术属性】
技术研发人员：周芊帆，万代，赵邈，周恒逸，朱吉然，莫文慧，段绪金，范凯伦，彭思敏，唐海国，张志丹，杨淼，李金亮，羿敏，张帝，周可慧，邓威，康童，陈伟，由凯，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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