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低压直流断路器(LVDC breaker,low voltage direct current breaker)的作用是在低压直流电路发生故障、过载或不正常运行时断开电路。低压直流断路器主要应用于低压直流配电网中,近年来,随着科技的不断发展,直流配电可以带来更高的电能质量,使得直流的应用范围更加广泛,而直流断路器是支撑直流配电网安全稳定运行的关键部分,因此直流断路器一直是近几年的研究热点。近些年直流断路器的性能已逼近Si材料的极限,若要研制出性能更优越的断路器则需要采用新的半导体材料,随着近几年碳化硅材料研究的不断成熟,其具有低导通损耗、耐高温、高频和开断速度快等优点,将其与硅MOSFET和IGBT比较后发现,碳化硅MOSFET特别适合作为开关元件用于直流断路器中。本文的主要工作是研究击穿电压为1.2k V的碳化硅MOSFET用于500V直流断路器的可行性,并在此基础上尝试样机试制。论文首先介绍了直流断路器的研究背景和研究现状,以及碳化硅MOSFET优异的性能;其次介绍了当前三大主流直流断路器的工作原理及其优缺点;然后从材料属性、直流电压等级、绝缘和用电安全等多角度来确定本文设计的断路器的工作电压500V;接着详细介绍了SiC-MOSFET开通和关断过程中的电路特性,以及用Saber软件实现SiC-MOSFET建模的具体过程;接着搭建了简易低压直流电路模型,并估算模型中各元件的参数;然后利用该模型分析了碳化硅MOSFET在开断电路正常工作和故障时的过电压大小,并在此基础上设计了二种过电压保护电路保证SiC-MOSFET的安全可靠工作,并对二种过电压保护电路优缺点进行比较;最后完成断路器中主电路、过电压保护电路、电流检测电路、控制电路和驱动电路五个部分的设计,然后依据电路图完成样机的试制。本文设计的断路器开断容量较小,体积较大,通过后续的不断改进和完善有望实现该断路器在实际生活中的应用。