【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 2019.06.21
C N 109921648
A
权　利　要　求　书1/1页CN 109921648 A
1.一种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。

3.根据权利要求2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：反激变换器输入端的正极和宽禁带GaN半导体固体开关的阳极从它们的对称点之间设置有二极管，二极管正极与宽禁带GaN半导体固体开关的阳极从它们的对称点连接，二极管负极与反激变换器输入端连接。

4.根据权利要求1或2或3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：所述宽禁带GaN半导体固体开关为常通型结构。

5.根据权利要求4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：所述宽禁带GaN半导体固体开关为对称结构。

6.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：所述的宽禁带GaN半导体固体开关为GaN HEMT。

7.根据权利要求1或2或3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：反激变换器是自激式结构。

8.一种直流电源系统，其特征在于：直流电源系统包括权利要求1-7任意所述的GaN大电流自供电直流固态断路器，两组主开关串联后连接在直流电源和负载之间。

9.根据权利要求8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，另一端连接断路器其中一个主开关中宽禁带GaN半导体固体开关的阴极对称点中心，电源的正极连接断路器另一个主开关中宽禁带GaN半导体固体开关的阳极对称点中心。

2。