【CN109768531A】一种GaN大电流自供电直流固态断路器及直流电源系统【专利】
【CN109921648A】一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910229233.1(22)申请日 2019.03.25(71)申请人 安徽工业大学地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号(72)发明人 周郁明 杨华 (74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134代理人 王亚军(51)Int.Cl.H02M 3/335(2006.01)H02H 7/12(2006.01)H03K 17/687(2006.01)(54)发明名称一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统(57)摘要本发明公开了一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统，属于直流电源供电和配电领域。
具体由两组串联的主开关S及其对应的反激变换器C构成，每组主开关S是由若干个性能参数一致的宽禁带半导体材料氮化镓制作的固体开关S 1、S 2、……、S n 并联构成，并且都是常通型结构和双向电流传输特性，对应的反激变换器C是具有宽输入电压范围的自激式结构，依靠故障电路的大电流在主开关两端产生的电压来激励工作，并输出稳定的电压驱动并联的半导体固体开关同步动作，断开负载和直流电源，达到保护负载和电源的目的，而且断路器在传递正常电流和断开负载的过程中无需外电源供电。
权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 109921648 A 2019.06.21C N 109921648A权 利 要 求 书1/1页CN 109921648 A1.一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器，其特征在于：包括，两组主开关和其对应的反激变换器，每组主开关和对应的反激变换器并联，每组主开关由若干宽禁带GaN半导体固体开关并联构成，两组主开关之间串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器，其特征在于：主开关和反激变换器的连接关系如下，若干个并联的宽禁带GaN半导体固体开关按对称结构布置；若干个宽禁带GaN半导体固体开关的驱动电极从它们的对称点中心引出连接线，连接到反激变换器输出端的负极；反激变换器输出端的正极连接到半导体固体开关阴极的对称点中心；反激变换器输入端的正极连接到宽禁带GaN半导体固体开关阳极的对称点中心；反激变换器输入端的负极连接到宽禁带GaN半导体固体开关阴极的对称点中心；两组主开关其中一组的宽禁带GaN半导体固体开关的阳极从它们的对称点中心引出连接线，连接到直流电源；宽禁带GaN半导体固体开关的阴极从它们的对称点中心引出连接线，连接到另一组主开关的宽禁带GaN半导体固体开关的阳极，另一组主开关的宽禁带GaN 半导体固体开关的阴极与负载连接。
一种主动式故障限流电路及全固态直流断路器[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010910303.2(22)申请日 2020.09.02(71)申请人 东南大学地址 210000 江苏省南京市玄武区新街口街道四牌楼2号(72)发明人 赵剑锋 董坤 施展 王琚珩 刘伟成 龚莉莉 刘必扬 (74)专利代理机构 北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙) 11357代理人 王依(51)Int.Cl.H02H 9/02(2006.01)H02H 7/26(2006.01)H02H 3/087(2006.01)(54)发明名称一种主动式故障限流电路及全固态直流断路器(57)摘要本发明公开一种主动式故障限流电路及全固态直流断路器，涉及半导体器件领域，主动式故障限流电路正常运行时，全固态直流断路器的限流电感被低导通损耗的RB ‑IGCT旁路；线路电流大于限流阈值时，限流电感投入线路抑制故障电流，线路电流继续增长至大于继电保护电流整定值时，断路器分闸；断路器合闸阶段先投入限流电感，待电流达到稳态时旁路限流电感；若发生下一段故障且下一段断路器已动作，本段断路器的限流电感退出运行。
本发明可以降低断路器的通态损耗，减小在高效率全固态直流断路器中串联电抗器损耗对断路器效率的影响，通过时序控制可以提高主动式故障限流电路在继电保护系统中的适用性。
权利要求书1页 说明书5页 附图10页CN 112086943 A 2020.12.15C N 112086943A1.一种主动式故障限流电路，其特征在于，包括：主关断器件S 1和S 2，针对不同类型的IGCT元件应采取不同的串并联方式；与主关断器件并联的缓冲电路MOV 1与吸收电路MOV 2，采用两组电路兼顾电压尖峰抑制效果和能量吸收能力；还包括限流电感L limit ，一对反并联的反向阻断型集成门级换流晶闸管(RB -IGCT)S 3与S 4，小电感值电感L h ，一对反并联全控型器件S 5、S 6，双向触发二极管DIAC以及耗能电阻R d ；在功率按照一个方向传输时，S 3触发导通并承担工作电流，限流电感被旁路；断路器分闸操作：检测到线路电流大于正常工作阈值时，S 5首先导通，S 3紧接关断，限流电感投入主电路，故障电流由S 3的小电感支路转移至S 5的大电感支路，当检测到故障电流进一步增加至主关断器件的动作阈值时，S 1关断，这一过程中限流电感产生一瞬时高电压，该电压使DIAC导通，从而使限流电感残流通过RLD回路释放；断路器合闸操作：限流电感首先投入主电路，S 3关断，S 5导通，S 1随后导通，待主电路电流渐升至稳态后，导通S 3，关断S 5，限流电感残流通过RLD回路释放；当功率按另一方向传输时，参与限流的半导体器件包括S 4、S 6和DIAC。
【CN109921648A】一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910229233.1(22)申请日 2019.03.25(71)申请人 安徽工业大学地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号(72)发明人 周郁明 杨华 (74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134代理人 王亚军(51)Int.Cl.H02M 3/335(2006.01)H02H 7/12(2006.01)H03K 17/687(2006.01)(54)发明名称一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统(57)摘要本发明公开了一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器及直流电源系统，属于直流电源供电和配电领域。
具体由两组串联的主开关S及其对应的反激变换器C构成，每组主开关S是由若干个性能参数一致的宽禁带半导体材料氮化镓制作的固体开关S 1、S 2、……、S n 并联构成，并且都是常通型结构和双向电流传输特性，对应的反激变换器C是具有宽输入电压范围的自激式结构，依靠故障电路的大电流在主开关两端产生的电压来激励工作，并输出稳定的电压驱动并联的半导体固体开关同步动作，断开负载和直流电源，达到保护负载和电源的目的，而且断路器在传递正常电流和断开负载的过程中无需外电源供电。
权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 109921648 A 2019.06.21C N 109921648A1.一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器，其特征在于：包括，两组主开关和其对应的反激变换器，每组主开关和对应的反激变换器并联，每组主开关由若干宽禁带GaN半导体固体开关并联构成，两组主开关之间串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种GaN大电流自供电双向直流固态断路器，其特征在于：主开关和反激变换器的连接关系如下，若干个并联的宽禁带GaN半导体固体开关按对称结构布置；若干个宽禁带GaN半导体固体开关的驱动电极从它们的对称点中心引出连接线，连接到反激变换器输出端的负极；反激变换器输出端的正极连接到半导体固体开关阴极的对称点中心；反激变换器输入端的正极连接到宽禁带GaN半导体固体开关阳极的对称点中心；反激变换器输入端的负极连接到宽禁带GaN半导体固体开关阴极的对称点中心；两组主开关其中一组的宽禁带GaN半导体固体开关的阳极从它们的对称点中心引出连接线，连接到直流电源；宽禁带GaN半导体固体开关的阴极从它们的对称点中心引出连接线，连接到另一组主开关的宽禁带GaN半导体固体开关的阳极，另一组主开关的宽禁带GaN 半导体固体开关的阴极与负载连接。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910228365.2
(22)申请日 2019.03.25
(71)申请人 安徽工业大学
地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号
(72)发明人 周郁明 肖彩虹
(74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134
代理人 王亚军
(51)Int.Cl.
H02H 7/26(2006.01)
(54)发明名称一种GaN大电流自供电直流固态断路器及直流电源系统(57)摘要本发明公开了一种GaN大电流自供电直流固态断路器及直流电源系统，属于直流电源供电和配电领域。
具体由主开关S和反激变换器C构成，主开关S是由若干个性能参数一致的宽禁带半导体材料氮化镓制作的固体开关S 1、S 2、……、S n 并联构成，并且都是常通型结构，反激变换器C是具有宽输入电压范围的自激式结构，依靠故障电路的大电流在主开关两端产生的电压来激励工作，并输出稳定的电压驱动并联的半导体固体开关同步动作，断开负载和直流电源，达到保护负载和电源的目的，而且断路器在传递正常电流和断
开负载的过程无需外电源供电。
权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 109768531 A 2019.05.17
C N 109768531
A
权 利 要 求 书1/1页CN 109768531 A
1.一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：包括，主开关和反激变换器，主开关和反激变换器并联，主开关由若干宽禁带GaN半导体固体开关并联构成。
2.根据权利要求1所述的一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：主开关和反激变换器的连接关系如下，
若干个并联的宽禁带GaN半导体固体开关按对称结构布置；若干个宽禁带GaN半导体固体开关的驱动电极从它们的对称点中心引出连接线，连接到反激变换器输出端的负极；若干个宽禁带GaN半导体固体开关的阳极从它们的对称点中心引出连接线，连接到直流电源；若干个宽禁带GaN半导体固体开关的阴极从它们的对称点中心引出连接线，连接到负载；反激变换器输出端的正极连接到半导体固体开关阴极的对称点中心；反激变换器输入端的正极连接到半导体固体开关阳极的对称点中心；反激变换器输入端的负极连接到半导体固体开关阴极的对称点中心。
3.根据权利要求1或2所述的一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：所述宽禁带GaN半导体固体开关为常通型结构。
4.根据权利要求3所述的一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：所述宽禁带GaN半导体固体开关为对称或非对称结构。
5.根据权利要求1所述的一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：所述的宽禁带GaN半导体固体开关为GaN HEMT或GaN SIT。
6.根据权利要求1或2所述的一种GaN大电流自供电直流固态断路器，其特征在于：反激变换器是自激式结构。
7.一种直流电源系统，其特征在于：直流电源系统包括权利要求1-6任意所述的GaN大电流自供电直流固态断路器，断路器主开关串联在电源和负载之间。
8.根据权利要求7所述的一种直流电源系统，其特征在于：具体连接方式如下，负载的一端连接电源的负极，另一端连接断路器主开关中宽禁带GaN半导体固体开关的阴极对称点中心，电源的正极与断路器主开关中宽禁带GaN半导体固体开关的阳极对称点中心相连。
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