CN111211541B - 直流固态断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流固态断路器。直流固态断路器包括开关电路、续流电感、续流电容；开关电路包括IGBT、两个第一开关二极管以及两个第二开关二极管；续流电感的一端连接开关电路的第一端，续流电感的另一端连接至直流固态断路器的直流母线端的正极；续流电容的一端连接至直流母线端的正极，续流电容的另一端分别连接至直流母线端的负极和能量源端的负极。由此，续流电路能够在直流母线端维持大致稳定的电流值，实现直流母线端的恒流控制；这样控制器可以根据直流母线端的电流和/或电压监控直流母线所在的直流电路的状态，确定直流母线所在的直流电路是否一直处于故障状态，确定是否控制IGBT一直处于断开状态，以实现选择性保护的功能。

Description

直流固态断路器

技术领域

本发明总地涉及直流电网领域，且更具体地涉及一种直流固态断路器。

背景技术

现有技术中，船舶电力推进系统都是由内燃机驱动发电机组为船舶电力推进系统供电。而海洋环境复杂多变，用于驱动船舶航行的电力推进器的负载不断变化。当电力推进器(螺旋桨)的负载变化时，此时内燃机的转速不能适应负载的变化，内燃机偏离最佳负荷点，内燃机内的燃油不能充分燃烧，燃油的燃烧效率大幅度下降，燃油的利用率大幅度下降。并且燃油不能充分燃烧会产生大量的氮氧化物和硫氧化物。如此不仅增加燃油消耗量，增加运营成本，而且加重对环境的污染。

为了解决上述问题，将直流电网以及能量储存系统应用于船舶电力推进系统，可实现在负载小的时候，将发电机组富余的电源能量储存于能量储存系统。而在系统重载时，能量储存系统向直流电网释放电能，这样能量储存系统和发电机组共同为负载提供能量，避免内燃机偏离最佳复合点。从而实现系统负载变化时，维持发电机组工况的相对稳定，进而改善发电机组的运行效率。

现今，直流电网中，通过直流断路器连接各部分直流电路，并通过直流固态短路器控制各部分电路之间的通断。这样当直流电网的部分的直流电路发生故障例如短路时，将发生故障的直流电路与其它部分的直流电路之间的直流断路器断开，既可避免故障电路对其它部分直流电路的影响。

由于直流电路中存在电感元件和电容元件，当直流断路器断开时，电感元件和电容元件之间容易形成谐振电路。这样在直流电路中存在谐振电流，并且在直流断路器的两端产生谐振电压。而且断开的直流断路器需要吸收直流回路中的电感元件在暂态过程中存储的巨大能量。并且由于直流电路的阻抗低，当直流电网的部分直流电路发生短路故障时，短路的直流电路在短时间内将产生极大的短路电流，而此时需要断开直流断路器，这样会产生电弧。并且由于直流电没有自然过零点，因此产生的电弧难以消失。这样电弧将损坏直流断路器，并且电弧会威胁到工作人员的安全。因此如何安全快速的切断直流断路器成为直流电网领域急需解决的问题。

申请号为201610749214.8的中国专利申请提供了一种基于IGBT的混合式高压直流断路器。该申请的直流断路器为一种混合式高压直流断路器，能够减少IGBT的数量，降低开断过程中直流断路器两端的电压上升率，有效减少电弧，进而保护断路器。

申请公布号为CN102222874A的中国专利申请提供了一种直流固态断路器。该直流固态断路器可有效避免因电子器件固有的漏电流特性而使的储能脉冲电容的电压降低的现象。不过在直流电路故障时关断该直流固态断路器，会产生很大的谐振电流，并且谐振电流流经直流固态断路器而使直流固态断路器的关断不可靠。

现有技术的直流断路器在关断时，将直接断开直流断路器两端的直流电路。这样在直流断路器的和故障电路连接的一端不会有稳定的电流。这样控制器在直流断路器的和故障电路连接的一端无法检测到稳定的电流和电压信号，进而无法通过故障电路的电流和电压信号判断故障电路的故障状态是否改善。

因此，需要提供一种直流固态断路器，以至少部分地解决上面提到的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种直流固态断路器，直流固态断路器包括：

开关电路，开关电路包括IGBT、两个第一开关二极管以及两个第二开关二极管，IGBT的集电极分别和两个第一开关二极管的负极连接，IGBT的发射极分别和两个第二开关二极管的正极连接，一个第一开关二极管的正极和一个第二开关二极管的负极均连接至开关电路的第一端，另一个第一开关二极管的正极和另一个第二开关二极管的负极均连接至开关电路的第二端，第二端连接至直流固态断路器的能量源端的正极；

续流电感，续流电感的一端连接开关电路的第一端，续流电感的另一端连接至直流固态断路器的直流母线端的正极；

续流电容，续流电容的一端连接至直流母线端的正极，续流电容的另一端分别连接至直流母线端的负极和能量源端的负极。

根据本发明的直流固态断路器，续流电路能够在直流母线端维持大致稳定的电流值，实现直流母线端的恒流控制。这样控制器可以根据直流母线端的电流和/或电压监控直流母线所在的直流电路的状态，确定直流母线所在的直流电路是否一直处于故障状态，进而确定是否控制IGBT一直处于断开状态，以使能量源端连接的电路不会因直流母线所在的直流电路发生故障而受到影响。例如若是在预设的时间段后，直流母线所在的直流电路的故障状态没有改善，则控制器控制IGBT一直处于断开状态，以使能量源和直流电网之间的电路彻底断开，以保护和能量源端连接的电路，实现选择性保护的功能。

可选地，开关电路还包括吸收电阻和吸收电容，吸收电阻和吸收电容串联后并联在IGBT的发射极和集电极之间。

可选地，开关电路还包括压敏电阻，压敏电阻并联在IGBT的发射极和集电极之间。

可选地，直流固态断路器还包括续流二极管，续流二极管的负极连接开关电路的第一端，续流二极管的正极连接能量源端的负极。由此，本发明的直流固态断路器用于连接能量端和电网时，当电网正常运行的时候，根据电网的需求，通过控制IGBT的开通或关断，可以使能量源接入电网或从电网脱开；当电网侧发生短路等故障时，本发明的直流固态断路器可迅速识别故障，并通过控制IGBT的占空比，使IGBT、续流电感、续流电容及续流二极管形成一套Buck电路，可以为直流电网提供恒定电流，为电网的选择性保护提供依据，保证系统稳定可靠运行。

可选地，直流固态断路器还包括控制器和检测元件，检测元件用于检测直流固态断路器的参数，控制器分别电连接检测元件和IGBT的栅极，控制器根据参数控制IGBT的通断，参数包括直流母线端的电流、直流母线端的正负极之间的电压、能量源端的电流、与能量源端的正负极之间的电压中的一个或多个。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为根据本发明的第一个优选实施方式的直流固态断路器的电路结构示意图；

图2为图1的直流固态断路器、升降压电路与电池组连接的示意图；

图3为根据本发明的第二个优选实施方式的直流固态断路器、升降压电路与发电机组连接的示意图；

图4为图1的直流固态断路器的控制器的示意图；

图5为根据本发明的第三个优选实施方式的直流固态断路器用于直流电网的示意图。

附图标记说明：

110：开关电路 111：IGBT

112：第一开关二极管 112a：第一开关二极管a

112b：第一开关二极管b 113：第二开关二极管

113a：第二开关二极管a 113b：第二开关二极管b

114：吸收电阻 115：吸收电容

116：压敏电阻 120：续流电路

121：续流电感 122：续流电容

123：续流二极管 130：电池组

140：升降压电路 150：滤波电感

160：滤波电容 170：能量源端

180：直流母线端 190：控制器

210：开关电路 220：续流电路

230：发电机组 240：升降压电路

250：滤波电感 260：滤波电容

270：能量源端 280：直流母线端

290：控制器

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施方式1

图1至2示出了根据本发明的一个优选实施方式。本实施方式的直流固态断路器用于连接能量源和直流电网的直流母线，并控制能量源和直流母线之间的电路的通断。本实施方式的能量源为电池组130。直流固态断路器包括用于连接能量源的能量源端170，以及用于连接直流母线的直流母线端180。能量源端170的正极用于和能量源的正极连接。能量源端170的负极用于和能量源的负极连接。直流母线端180的正极用于和直流母线的正极连接。直流母线端180的负极用于和直流母线的负极连接。由此实现能量源与直流母线之间的电气隔离。

本实施方式中，如图1所示，直流固态断路器还包括开关电路110。开关电路110的第一端通过续流电感121连接直流母线端180的正极。开关电路110的第二端连接能量源端170的正极。这样，开关电路110串联在能量源端170的正极和直流母线端180的正极之间。控制器190通过开关电路110控制能量源和直流母线之间的电路的通断。控制器190和续流电感121将在后文进行描述。

继续参考图1，开关电路110包括IGBT111、两个第一开关二极管112以及两个第二开关二极管113。两个第一开关二极管112分别为第一开关二极管a112a和第一开关二极管b112b。两个第二开关二极管113分别为第二开关二极管a113a和第二开关二极管b113b。IGBT111的集电极分别连接第一开关二极管a112a的负极和第一开关二极管b112b的负极。IGBT111的发射极分别连接第二开关二极管a113a的正极和第二开关二极管b113b的正极。第一开关二极管a112a的正极和第二开关二极管a113a的负极均连接至开关电路110的第一端，第一开关二极管b112b的正极和第二开关二极管b113b的负极均连接至开关电路110的第二端。IGBT111的栅极和控制器190电连接。这样控制器190向IGBT111的栅极发送控制信号(高电平或低电平)，即可控制IGBT111的通断，进而能够快速控制能量源和直流母线之间的电路的通断。优选地，IGBT111为NPN型IGBT。

本实施方式中，直流电网可以通过开关电路110向能量源提供电能。能量源也可以通过开关电路110向直流电网提供电能。当直流电网通过开关电路110向能量源提供电能时，控制器190控制IGBT111导通，此时电流从直流电网，依次经过直流母线端180的正极、续流电感121、第一开关二极管a112a、IGBT111、以及第二开关二极管b113b后，从能量源端170的正极流入能量源。此时，当能量源端170连接的电路(能量源端170通过连接电路连接能量源)发生故障时，控制器190迅速控制IGBT111断开，进而断开直流母线和能量源之间的电路，这样直流母线端180连接的直流母线不会因能量源端170连接的电路发生故障而受到影响。

当能量源通过开关电路110向直流电网提供电能时，控制器190控制IGBT111导通，此时电流从能量源，依次经过能量源端170的正极、第一开关二极管b112b、IGBT111、第二开关二极管a113a，以及续流电感121后，从直流母线端180的正极流入直流电网。

优选地，开关电路110还包括吸收电阻114、吸收电容115与反并联二极管。吸收电阻114和吸收电容115串联后并联在IGBT的发射极和集电极之间。反并联二极管的负极和IGBT111集电极连接，反并联二极管的负极和IGBT111发射极连接。由此，当直流固态断路器中通过大电流时，例如在直流固态断路器的高压侧或低压侧发生短路时，控制器190控制IGBT111关断，此时反并联二极管2、以及电阻3和电容4形成的RC吸收电路吸收直流固态断路器中的线路电感在暂态过程中存储的能量，进而保护IGBT111。需要说明的是，当能量源通过开关电路110向直流电网提供电能时，能量源端170为高压侧，直流母线端180为低压侧。当直流电网通过开关电路110向能量源提供电能时，直流母线端180为高压侧，能量源端170为低压侧。

IGBT111自身的杂散电感的作用，或者RC吸收电路存储的能量过大，或者雷击现象都可能使IGBT111的发射极和集电极之间形成电压尖峰，即导致IGBT111的发射极和集电极之间的瞬间电压值过高。这样可能损坏IGBT111。为此，本实施方式的开关电路110中还设置有压敏电阻116，压敏电阻116并联在IGBT111的发射极和集电极之间。由此，当流经IGBT111的电流发生突变(IGBT111的发射极和集电极之间的电压形成电压尖峰)时，通过压敏电阻116提供过压保护，吸收在IGBT111的发射极和集电极之间形成的电压尖峰，进而保护IGBT111。同时，在直流固态断路器需要在能量源端170和直流母线端180存在电压差的情况下闭合时，控制器190控制IGBT111接通较短的第一预设时间后，在控制IGBT111断开。这样由于RC吸收电路的作用，能够使电压高的一侧为电压低的一侧以电压低的一侧能接受的电流充电。控制器190重复上述的控制数个周期，直至能量源端170和直流母线端180的电压差进入预设的范围，此时，能量源端170的电压和直流母线端180的电压平衡。然后控制器控制IGBT111闭合。即本实施方式的直流固态断路器具有平衡能量源端170和直流母线端180的电压的功能。

本实施方式的直流固态断路器具备过压保护功能，当直流固态断路器内部的电路中的感性和容性元件形成谐振时，在直流固态断路器两端产生的谐振电压被电路中的压敏电阻116吸收，进而避免直流固态断路器被损坏。

如图1所示，本实施方式中，直流固态断路器还包括续流电感121和续流电容122。续流电感121的一端连接开关电路110的第一端，续流电感121的另一端连接至直流固态断路器的直流母线端180的正极。续流电容122的一端连接至直流母线端180的正极，续流电容122的另一端分别连接至直流母线端180的负极和能量源端170的负极。

由此，在能量源为直流电网输送电能时，当和直流母线端180连接的直流母线所在的直流电路发生故障时，例如直流母线所在的直流电路发生短路时。控制器190可以控制IGBT111断开，以使故障的直流电路和与能量源端170连接的电路隔离。这样能量源端170连接的电路不会因直流母线所在的直流电路发生故障而受到影响。当直流母线所在的直流电路发生故障时，本实施方式的控制器190可以间歇性地控制IGBT111断开，以控制IGBT111的占空比，进而使能量源间歇的向续流电感121和续流电容122构成的续流电路120提供电能，这样续流电路120能够在直流母线端180维持大致稳定的电流值，实现直流母线端的恒流控制。这样控制器190可以根据直流母线端180的电流和/或电压监控直流母线所在的直流电路的状态，确定直流母线所在的直流电路是否一直处于故障状态，进而确定是否控制IGBT111一直处于断开状态，以使能量源端170连接的电路不会因直流母线所在的直流电路发生故障而受到影响。例如若是在预设的时间段后，直流母线所在的直流电路的故障状态没有改善，则控制器190控制IGBT111一直处于断开状态，以使能量源和直流电网之间的电路彻底断开，以保护和能量源端170连接的电路，实现选择性保护的功能。

当能量源端170连接的电路发生故障时，本实施方式的控制器190可以间歇性地控制IGBT111断开，以控制IGBT111的占空比，进而使直流母线间歇的向续流电感121和续流电容122构成的续流电路120提供电能，这样续流电路120能够在能量源端170维持大致稳定的电流值，实现能量源端的恒流控制，这样控制器190可以根据能量源端170的电流和/或电压监控和能量源端170连接的电路的状态，确定和能量源端170连接的电路是否一直处于故障状态，进而确定是否控制IGBT111一直处于断开状态，以使直流母线所在的直流电路不会因和能量源端170连接的电路发生故障而受到影响，实现选择性保护的功能。

优选地，直流固态断路器还包括续流二极管123，续流二极管123的负极连接开关电路110的第一端，续流二极管123的正极连接能量源端170的负极。由此，当续流电路120在直流母线端180维持预设数值的电流输出时，续流二极管123控制电流的方向。

本实施方式的直流固态断路器用于连接能量端和电网时，当电网正常运行的时候，根据电网的需求，通过控制直流固态断路器的IGBT111的开通或关断，可以使能量源接入电网或从电网脱开；当电网侧发生短路等故障时，直流固态断路器可迅速识别故障，并通过控制IGBT111的占空比，使IGBT111、续流电感121、续流电容122及续流二极管123形成一套Buck电路，可以使能量源通过直流固态断路器为直流电网提供恒定电流(电流值大致稳定)，为电网的选择性保护提供依据，保证系统稳定可靠运行。

本实施方式中，如图2所示，直流固态断路器还包括多个相互并联的升降压电路140，升降压电路140的低压侧和能量源连接，升降压电路140的高压侧正极和开关电路110的第二端连接，升降压电路140的高压侧负极和直流母线端180的负极连接。这样，通过控制升降压电路140，既可控制流过直流固态断路器的电流方向，进而控制直流电网向能量源提供电能，还是能量源向直流电网提供电能。

具体地，升降压电路140为双向Buck-Boost电路。直流固态断路器包括三个并联的双向Buck-Boost电路，三个并联的双向Buck-Boost电路构成三相半桥式拓扑结构。具体地，每个双向Buck-Boost电路包括两个IGBT开关管和两个二极管。两个IGBT开关管分别为IGBT1和IGBT2，两个二极管分别为D1和D2。在每个双向Buck-Boost电路中，D1的正极和IGBT1的发射极连接，D1的负极和IGBT1的集电极连接，这样D1并联在IGBT1的发射极和集电极之间。D2的正极和IGBT2的发射极连接，D2的负极和IGBT2的集电极连接，这样D2并联在IGBT2的发射极和集电极之间。IGBT1的集电极和开关电路110的第二端连接，IGBT2的发射极分别连接直流母线端180的负极和电池组的负极。IGBT1的发射极和IGBT2的集电极连接后通过滤波电感150连接至电池组的正极。在三个并联的双向Buck-Boost电路中，每个双向Buck-Boost电路的IGBT1的集电极和与之相邻的双向Buck-Boost电路的IGBT1的集电极连接。每个双向Buck-Boost电路的IGBT2的发射极和与之相邻的双向Buck-Boost电路的IGBT2的发射极连接，每个双向Buck-Boost电路的IGBT1的发射极和IGBT2的集电极连接后均通过一个滤波电感150连接至电池组的正极。这样，三个双向Buck-Boost电路并联。本实施方式的控制器190连接升降压电路140中的IGBT1的栅极和IGBT2的栅极，以控制升降压电路140。滤波电感150将在后文进行描述。

进一步优选地，直流固态断路器还包括滤波电感150和滤波电容160。升降压电路140的低压侧通过滤波电感150和能量源连接，滤波电容160的一端和升降压电路140的高压侧正极连接，滤波电容160的另一端和升降压电路140的高压侧负极连接。由此，开关电路110和能量源之间的电流经过滤波电感150和滤波电容160的作用，以使开关电路110和能量源之间的电流和电压稳定。

本实施方式中，如图1所示，直流固态断路器还包括控制器190和检测元件，检测元件用于检测直流固态断路器的参数。参数可以包括直流母线端180的电流i_o、直流母线端180的正负极之间的电压v_o、能量源端170的电流i_s、与能量源端170的正负极之间的电压v_s中的一个或多个。本实施方式中，参数包括直流母线端180的电流i_o、直流母线端180的正负极之间的电压v_o、能量源端170的电流i_s、与能量源端170的正负极之间的电压v_s。优选地，检测元件包括用于检测电流信号的电流采集器，以及用于采集电压信号的电压霍尔传感器。控制器190分别电连接检测元件和IGBT111的栅极，控制器190根据参数控制IGBT111的通断。具体地，控制器190通过对i_o、v_o、i_s与v_s进行判断，进而将控制信号输送至IGBT111。

如图4所示，控制器190包括故障诊断及保护控制模块、平衡电压控制模块、恒流控制模块、故障恢复控制模块、以及总线通讯控制模块。其中，恒流控制模块包括直流母线端恒流控制模块(图4中的两个恒流模块中位于上方的恒流控制模块)和能量源端恒流控制模块(图4中的两个恒流模块中位于下方的恒流控制模块)。

当故障诊断及保护控制诊断模块根据i_o、v_o、i_s与v_s，确定需要接通直流母线端180和能量源端170时，而此时直流母线端180和能量源端170的电压不平衡。则将控制信号t的输入端接通至平衡电压控制模块的输出端，以使直流母线端180和能量源端170的电压平衡，然后接通直流母线端180和能量源端170。

当故障诊断及保护控制模块根据i_o、v_o、i_s与v_s确定直流母线端180连接的直流母线所在的电路发生故障时，此时需要维持电流i_o稳定，则将控制信号t的输入端接通至直流母线端恒流控制模块的输出端，以在直流母线端180输出稳定的电流i_o。

当故障诊断及保护控制模块根据i_o、v_o、i_s与v_s确定能量源端170发生故障，此时需要维持电流i_s。则将控制信号t的输入接通至能量源端恒流控制模块的输出，以在能量源端170输出稳定的电流i_s。

当故障诊断及保护控制模块根据i_o、v_o、i_s与v_s确定直流电路无故障，此时只需开通或闭合IGBT111，则直接将控制信号t连接至1或者0，以向IGBT111的栅极发送高电平或低电平。

当直流母线端180连接的电路或能量源端170连接的电路发生故障并且故障被清除后。此时故障恢复控制模块将继续根据i_o、v_o、i_s与v_s判断发生故障的电路是否再次发生故障。并尝试重新闭合固态直流断路器，以快速恢复供电。总线通讯控制模块与电网中其他设备进行通讯，以接收上位机的控制信号或者使用者预先设置的控制信号中的限流值及限流时间。故障诊断及保护控制模块通过实现控制信号中的限流值及限流时间，实现选择性保护。

实施方式2

图3示出了根据本发明的另一个优选实施方式。实施方式2的开关电路210、续流电路220、滤波电容260与能量源端270和实施方式一的开关电路110、续流电路120、滤波电容160与能量源端170相同。实施方式2和实施方式1的区别在于能量源为发电机组230。升降压电路240的低压侧通过滤波电感250和滤波器(图中未示出)连接至发电机组230。每个双向Buck-Boost电路的IGBT2的发射极仅连接直流母线端280的负极，而没有连接发电机组230。并且，控制器290控制升降压电路240进行整流，以将发电机组230产生的交流电转换为直流电。此时，只有发电机组230向直流电网提供电能。实施方式2的其它结构和实施方式1相同，这里不再赘述。优选地，发电机组包括柴油机和发电机。柴油机带动发电机工作，以使发电机发电。

实施方式3：

本发明还提供了一种直流电网的实施方式。本实施方式的直流电网包括直流母联固态断路器和前述的直流固态断路器。直流固态断路器的直流母线端的正负极对应连接至直流电网的直流母线的正负极。直流母联固态断路器和现有技术中的具有快速切断功能的直流固态断路器相似，这里不再赘述。

如图5所示的直流电网为船舶的直流电力推进系统提供电能。具体地，直流电网中，能量源1通过直流固态断路器1接入配电网1的左段母线，能量源2通过直流固态断路器2接入配电网1的右段母线，左右两段母线由直流母联固态断路器1连接。配电网1的左段母线通过转换器1及直流固态断路器3接入配电网2的左段母线，配电网1的右段母线通过转换器2及直流固态断路器4接入配电网2的右段母线，配电网2的左右两段母线由直流母联固态断路器2连接。负载1接于配电网1的左段母线，负载2接于配电网1的右段母线，负载3接于配电网2的右段母线。继电综合控制(前述的控制器)通过总线通讯网络分别电连接能量源1、能量源2、直流固态断路器1、直流固态断路器2、直流固态断路器3、直流固态断路器4、转换器1、转换器2、直流母联固态断路器1、以及直流母联固态断路器2。进而通过总线通讯网络控制能量源1、能量源2、直流固态断路器1、直流固态断路器2、直流固态断路器3、直流固态断路器4、转换器1、转换器2、直流母联固态断路器1、以及直流母联固态断路器2的工作状态。其中，转换器为配电网之间电压变换的设备。

本实施方式中，当配电网2的左段母线发生短路故障时，首先直流母联固态断路器2断开，使配电网2的左段母线和右段母线断开。直流固态断路器3和直流固态断路器4接收继电综合控制的实时控制信号或者预设控制信号中的限流值和限流时间，然后直流固态断路器3向和配电网2连接的直流母线端输出恒定电流，直流固态断路器4向和配电网2连接的直流母线端输出恒定电流。继电综合控制采集并监控配电网2左右段母线的电压信号，经过分析确定配电网2的左段母线发生故障，配电网2的右段母线正常。继电综合控制使控制直流固态断路器4闭合，以使配电网2的右段母线和配电网1导通。同时继电综合控制使直流固态断路器3长时间断开，以使配电网2的左段母线和配电网1断开。这样直流电网的其它无故障母线没有受到发生故障的配电网2的左段母线的影响而恢复正常状态。

当配电网1的右段母线发生短路故障时，直流母联固态断路器1首先断开，使配电网1的左段母线和右段母线断开。直流固态断路器1和直流固态断路器2接收继电综合控制的实时控制信号或者预设控制信号中的限流值和限流时间，然后直流固态断路器1向和配电网1连接的直流母线端输出恒定电流，直流固态断路器2向和配电网1连接的直流母线端输出恒定电流。继电综合控制采集并监控配电网1左右段母线的电压信号，经过分析确定配电网1的右段母线发生故障，配电网1的左段母线正常。继电综合控制使直流固态断路器1闭合，以使能量源1和配电网1的左段母线导通。同时继电综合控制使直流固态断路器2断开，以使能量源2和配电网1的右段母线断开。这样配电网1的右段母线失电，转换器2、负载2均将失去电源，无法正常工作。而无故障的配电网1左段母线及经过转换器1和直流固态断路器3供电的配电网2的左右段母线均能正常工作。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (4)

1.一种直流固态断路器，其特征在于，所述直流固态断路器包括：

开关电路，所述开关电路包括IGBT、两个第一开关二极管以及两个第二开关二极管，所述IGBT的集电极分别和两个所述第一开关二极管的负极连接，所述IGBT的发射极分别和两个所述第二开关二极管的正极连接，一个所述第一开关二极管的正极和一个所述第二开关二极管的负极均连接至所述开关电路的第一端，另一个所述第一开关二极管的正极和另一个所述第二开关二极管的负极均连接至所述开关电路的第二端，所述第二端连接至所述直流固态断路器的能量源端的正极；

续流电感，所述续流电感的一端连接所述开关电路的所述第一端，所述续流电感的另一端连接至所述直流固态断路器的直流母线端的正极；

续流电容，所述续流电容的一端连接至所述直流母线端的正极，所述续流电容的另一端分别连接至所述直流母线端的负极和所述能量源端的负极；

控制器；

检测元件，所述检测元件用于检测所述直流固态断路器的参数，所述控制器分别电连接所述检测元件和所述IGBT的栅极，所述控制器根据所述参数控制所述IGBT的通断，所述参数包括直流母线端的电流、所述直流母线端的正负极之间的电压、所述能量源端的电流与所述能量源端的正负极之间的电压中的一个或多个；

其中，所述控制器根据所述参数判定和所述直流母线端连接的电路发生故障时，所述控制器间歇性地控制所述IGBT断开，以在所述直流母线端维持稳定电流值，所述控制器根据所述直流母线端的电流和/或电压确定和所述直流母线端连接的电路是否一直处于故障状态，或者

所述控制器根据所述参数判定和所述能量源端连接的电路发生故障时，所述控制器间歇性地控制所述IGBT断开，以在所述能量源端维持稳定电流值，所述控制器根据所述能量源端的电流和/或电压确定和所述能量源端连接的电路是否一直处于故障状态。

2.根据权利要求1所述的直流固态断路器，其特征在于，所述开关电路还包括吸收电阻和吸收电容，所述吸收电阻和所述吸收电容串联后并联在所述IGBT的发射极和集电极之间。

3.根据权利要求1所述的直流固态断路器，其特征在于，所述开关电路还包括压敏电阻，所述压敏电阻并联在所述IGBT的发射极和集电极之间。

4.根据权利要求1所述的直流固态断路器，其特征在于，所述直流固态断路器还包括续流二极管，所述续流二极管的负极连接所述开关电路的所述第一端，所述续流二极管的正极连接所述能量源端的负极。

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