双向Z源直流断路器的研究

发布时间：2021-07-14 23:11

　　在分布式直流电力系统中,为了防止故障对系统的整体影响,提出一种基于双向晶闸管（TRIAC）和Z源阻抗网络结合的双向直流断路器,与传统的直流断路器相比,无需额外的故障检测、控制环节,增强了系统的可靠性。分析了双向Z源直流断路器的工作原理和拓扑结构,给出了故障时的稳态和暂态数学模型。通过PLECS软件对负载短路故障进行了仿真,并搭建实验平台进行了短路开断实验,最后,仿真和实验结果表明,双向Z源直流断路器能够自动响应并切除故障,还可以根据需求调整故障关断时间和故障电流额定值。 

【文章来源】：制造业自动化. 2020,42(11)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

传统全控型直流断路器结构图

为了克服传统的基于全控型器件的单向直流固态断路器的不足，提出双向Z源直流固态断路器。如图2所示。如图2虚线框所示，包括一个双向可控硅（TRIAC）和两个Z源阻抗网络，当发生短路故障时双向可控硅能够自动关断，无需外部检测和控制电路，在直流电路的应用中更加方便，安全性更高。

Z源网络结构如图3所示，包括一对LC回路，并联在电感两端的二极管D和电阻R组成电流的吸收回路[5]。由于提出的双向Z源直流断路器中的Z源网络在双向可控硅两侧对称分布，当任一端作为电源输入时，发生短路故障的原理是相同的，下面以断路器左侧为电源端，右侧为负载端进行理论分析。正常工作时，电流经过Z源网络的两个电感，直流通路中电感相当于导线，电源给Z源网络的两个电容充电，直至电容电压和电源电压相等。通过图4可以看出，双向Z源直流固态断路器开通时，双向可控硅两端的电压迅速跌落，由于电容的存在，开通电流有瞬间的上升，经过600us左右后回到正常工作电流，开通特性较为稳定。


本文编号：3285076