基于振荡电路的可控Z源直流断路器的开断特性OA

随着光伏发电系统装机容量的不断增长,直流侧电压逐渐升高,为断路器在高电压下进行全电流的快速开断提出了新的需求。为实现断路器快速且无电弧的开断,该文提出了一种基于振荡电路的可控Z源直流断路器(oscillation-circuit-based controllable Z-source DC circuit breaker,OCZ-DCCB)。在该拓扑结构中,通过控制晶闸管(silicon controlled rectifier,SCR)导通,使得系统正常运行状态下即可预充电支路中的电容C进行预充电,从而振荡支路中电容和电感产生振荡电流,从而实现对直流线路中全电流(10 A~10 kA)的快速开断。同时解决了传统Z源直流断路器出现故障电流上升率不足时导致晶闸管无法自关断进而无法开断小电流问题和瞬态误触发问题。该文提出的OCZ-DCCB与有源Z源直流断路器(active Z-source DC circuit breaker,AZ-DCCB)相比,在DC150 V时开断故障电流时间缩短了22倍。该文提出的OCZ-DCCB在DC1500 V时,短路故障情况下,能量正向和反向流动时的开断时间分别为0.30 ms和0.25 ms,验证了所提方案的快速性和有效性。该结构通过与全控型器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)结合,有效利用IGBT来满足直流微电网中复杂的能量流动需求,实现对电流的提前和有计划的切断。通过仿真对OCZ-DCCB进行了验证,结果表明其具有快速开断能力,并能适应不同的直流电网电压等级,证实了其有效性和适用性,为直流断路器在高电压下进行全电流的可靠开断提供了一种新的解决方案。