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企業動態 / company news

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高壓光伏直流斷路器的分類及其相關簡述 發布時間:2018-06-26 14:53:00來源:上海華坤電器有限公司

高壓光伏直流斷路器大體可以分為三大類:

一、基于機械開關(常規機械斷路器)的機械式直流斷路器;

二、基于電力電子器件的全固態直流斷路器;

三、整合以上兩種優點的混合式直流斷路器。

下面分別簡單介紹下以上三種直流斷路器的相關原理:

一、機械式直流斷路器:

在高壓大電流應用場合,用常規的機械式交流斷路器,是無法通過增大電弧電壓、分段串接限流電阻或控制磁場氣體發電斷流等方法實現強迫直流開斷熄弧,來達到滅弧效果的。必須對常規機械式交流斷路器結構做適當改造,并增加能夠在開斷直流電流過程中自動形成高頻振蕩電流過零點的振蕩換流回路, 以解決機械開關切斷高壓大直流電流時的滅弧問題。振蕩換流熄弧的機械式直流斷路器基本結構:機械開關、振蕩換流回路以及能量吸收與過壓放電回路等部分構成。

機械式直流斷路器具有運行穩定、帶載能力強、通態損耗小等優點,但其觸頭易被開斷電弧損壞,開斷能力有限,且故障電流切除時間較長,易造成事故擴大化,破壞系統穩定性。機械式直流斷路器因其自身結構的制約,難以實現靈活控制與快速切斷短路電流,所以不適宜在高壓環境下使用。

二、固態光伏直流斷路器:

固態光伏直流斷路器是指以晶閘管(SCR)作為開關元件的斷路器,用電力電子器件來實現對電流的通、斷控制。根據電力電子器件類型的不同,固態斷路器分為兩類:

1、半控型固態直流斷路器:

半控型器件主要以功率晶閘管(SCR)為代表,具有容量大、通態壓降小、損耗低、價格低等優點。其工作原理、拓撲結構簡單,且控制策略容易操作,可靠性高,應用廣泛。  

2、全控型固態直流斷路器: 

由于 GTO、 IGBT、 IGCT、 ETO等全控型電力電子器件通、斷均可控,因此基于其的固態直流斷路器無需附加振蕩換流回路,從而可實現快速關斷,減少關斷時間,降低切斷故障電流值。 

三、混合式直流斷路器:

混合式直流斷路器是一種基于真空斷路器和固態開關構成的混合式直流斷路器,綜合了機械開關良好的靜態特性與電力電子器件良好的動態性能?;旌鲜綌嗦菲骺煞譃樽匀粨Q流關斷型與強制換流關斷型兩種: 

自然換流關斷型混合式直流斷路器:

固態開關部分一般由 GTO、IGBT、IGCT等全控型電力電子器件構成,其分斷基本原理如下:利用機械開關分斷時產生的電弧電壓,為固態開關(已施加觸發脈沖) 建立陽極正向電壓,使其順利導通;固態開關導通后,由于開關觸點間電弧電阻大于固態開關導通電阻, 使得電流能夠自然地從機械開關換流至固態開關,從而保證機械開關在低壓小電流下順利分斷;機械開關分斷后立即關斷固態開關,從而切斷電流通路。采用自然換流關斷的混合式直流斷路器, 其開斷電流能力及工作電壓等級取決于電力電子器件。 由于目前IGBT 等全控型電力電子器件單管額定電壓、 電流均有限,在高壓、大電流應用場合下,解決多管串、并聯等一系列技術問題難度較大,因此這種類型的直流斷路器多用于容量較小的場合。 

強制換流關斷型混合式直流斷路器:

換流關斷原理類似于機械式直流斷路器,即也采用電感檢測電路驅動與控制電路機械開關部分固態開關部分緩沖、吸收、放電回路。

混合式直流斷路器綜合了機械式斷路器與固態斷路器的優點, 具有通態損耗小、 開斷快速可控、 無?。ㄎ⒒。?無響聲、 開關壽命長、 可靠性高、 無需專用冷卻設備等優點, 是目前高壓直流斷路器研發的主要方向。


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