基于逆阻型IGCT器件的固态式直流断路器设计及研制

作     者：严鑫 余占清 屈鲁 甘之正 任春频 曾嵘 YAN Xin;YU Zhanqing;QU Lu;GAN Zhizheng;REN Chunpin;ZENG Rong

作者机构：清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 清华四川能源互联网研究院直流研究中心成都610042 清华大学能源互联网创新研究院北京100084 

基　　金：国家自然科学基金(51922062,52241701) 国家重点研发计划(2021YFB2401604) 台达中达学者计划(编号略) 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2024年第50卷第2期

页      码：551-560页

摘      要：直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展,固态式直流断路器的拓扑结构、工作性能也在不断进步。为此基于逆阻型集成门极换流晶闸管(intergated gate commutate thyristor,IGCT),提出了一种新型的固态式直流断路器结构及设计方法,通流支路采用逆阻IGCT反并联结构实现双向通流,缓冲支路采用金属氧化物避雷器(metal oxide varistor,MOV)-电容结构来抑制过电压,吸能支路采用MOV吸收系统能量。进一步地,给出了关键元器件的参数设计方法,并验证了有效性;设计了性能良好的重力热管散热器,单个模块散热功率可达700 W;提出了主被动结合的控保策略,提高断路器的保护性能。最后,研制了固态式直流断路器样机,可用于750 V以内的低压直流系统,额定通流可达2 kA,可在百微秒内开断10 kA故障电流,成本低、体积小、高可靠,具有良好的应用前景。

主 题 词：直流输配电 固态式直流断路器 逆阻型IGCT 反并联结构 缓冲设计 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13336/j.1003-6520.hve.20230643

馆 藏 号：203126061...