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直流断路器对于直流配电网安全可靠运行具有至关重要的作用。相比机械和混合式直流断路器,固态直流断路器具有结构简单、开关速度快、动作无弧及性能可靠等优点;与现有的基于Si器件的固态断路器相比,以宽禁带器件SiC MOSFET为开关元件的固态直流断路器又具有耐压水平高、导通损耗小等优势,正成为直流断路器的发展趋势。然而,基于SiC MOSFET固态直流断路器面临没有精确的仿真模型、需要设计适应性驱动、抑制关断过电压等问题。为了更好地发挥SiC器件的优势,论文建立了SiC MOSFET等效电路级模型,分析了SiC MOSFET的开关特性等在断路器中应用的关键问题,设计了一台固态直流断路器,并进行了测试。本文进行的研究工作主要包括:(1)研究了SiC MOSFET的建模方法,并建立了SiC MOSFET等效电路模型。首先,分析SiC MOSFET的结构特点,参考器件的数据手册,确定了建立等效模型需要考虑的关键特性参数;其次,重点考虑器件寄生电容的非线性特性以及驱动负压和寄生电感对器件特性的影响,建立了1.2kV SiC MOSFET等效电路模型;最后,对所建立的等效电路模型的静态特性和动态特性进行了仿真,并与器件的实验数据进行了对比。(2)研究了基于SiC MOSFET的固态直流断路器开关性能及其影响因素。首先,分析了SiC MOSFET的开关过程,分析了器件内部参数对开关特性的影响;其次,研究了驱动电阻、驱动电容、驱动电压等外部驱动参数对SiC MOSFET开关特性的影响,总结了SiC MOSFET对驱动电路的性能要求;最后,研究了基于SiC MOSFET的固态直流断路器关断电压尖峰产生的机理,提出了改进了传统并联RC电路抑制关断电压尖峰的方法。这些研究成果为SiC MOSFET的适应性驱动设计和固态直流断路器样机研制提供了理论依据。(3)结合SiC MOSFET开关特性和性能优势,设计了基于SiC MOSFET的固态直流断路器样机。首先,根据固态直流断路器用SiC MOSFET对驱动电路的要求,设计了SiC MOSFET的适应性驱动;其次,根据固态直流断路器的性能要求,设计了主电路、控制电路、电流检测电路和缓冲吸收电路;再者,利用PSPice软件对设计的固态直流断路器进行了仿真,检验所设计的直流断路器的各个部分功能;最后,制作了基于SiC MOSFET直流断路器样机,并对样机的性能进行了测试和分析。