一种缓冲电路、设备及方法与流程

本发明属于电子电力技术领域，尤其涉及一种缓冲电路、设备及方法。

背景技术

电流开断技术是电子电力领域的重要研究方向。实际应用中，电流开断受到极限电压、器件损耗、开关速度等限制，如何提高开断的可靠性和效率，是电力电子领域研究的重要方向。现有技术中采用缓冲电路实现电流的软开断，传统的缓冲电路主要包括缓冲电容和定值电阻，在电流断开时缓冲电容通过电阻与外回路发生多次振荡，电流衰减很慢，关断效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种能够不损坏电路系统器件同时关断效率高的软关断缓冲电路、设备及方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种缓冲电路，包括串联的缓冲电容和阻尼电阻，所述阻尼电阻采用非线性电阻，所述非线性电阻具有阻值随电流增大而减小的特性。

可选的，所述缓冲电路是rc缓冲电路，所述rc缓冲电路包括串联连接的缓冲电容和所述非线性电阻。

可选的，所述缓冲电容两端并联有一个或多个放电电阻。

可选的，所述缓冲电路还包括与非线性电阻并联或串联的一个或多个定值电阻。

可选的，所述缓冲电路是rcd缓冲电路，其中阻尼r是所述非线性电阻。

可选的，所述的rcd缓冲电路包括串联的缓冲电容与非线性电阻，缓冲电容两端并联有放电电阻，非线性电阻两端并联有二极管。

可选的，所述的rcd缓冲电路包括串联的缓冲电容、定值电阻、非线性电阻，缓冲电容两端并联有放电电阻，定值电阻两端并联有二极管。

一种电流开断设备，所述电流开断设备是一种断路器，所述断路器包括电力电子开关电路和上述缓冲电路中的任意一种，所述缓冲电路并联在所述电力电子开关电路两端，用于软关断后加速电流衰减。

一种电流开断设备的开断缓冲方法，所述方法通过缓冲电路对开断过程中设备的电力电子开关所承受的电流、电压波形进行改进，其特征在于，所述缓冲电路包含缓冲电容和阻尼电阻，所述阻尼电阻采用非线性电阻，所述非线性电阻具有阻值随电流增大而减小的特性。

可选的，所述缓冲电路是上述的缓冲电路中的任意一种。

本发明中的非线性电阻具有阻值随电流增大而减小的特性，采用非线性电阻缓冲电路、设备或关断方法，能够满足电子电力设备关断时的软关断需求，并能够在电流下降后快速衰减电流，高效关断。

应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：

图1示出了本发明公开的一种缓冲电路示意图；

图2示出了包含本发明公开的缓冲电路用于开断装置的电路图；

图3示出了一种混合断路器电路图；

图4示出了本发明公开的一种带有放电电阻的缓冲电路图；

图5示出了本发明公开的一种rc缓冲电路结构图；

图6示出了本发明公开的另一种rc缓冲电路结构图；

图7示出了本发明公开的一种rcd缓冲电路结构图；

图8示出了本发明公开的另一种rcd缓冲电路结构图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

非线性电阻具有阻值随着电流值变化的特性，本实施例中非线性电阻为压敏电阻，当通过的电流较小，如几毫安时非线性电阻阻值很大；通过电阻的电流较大时，非线性电阻的阻值较小。非线性电阻的这一特性能够满足电子电力设备关断时的软关断需求，并能够在电流下降后快速衰减电流，高效关断。下面结合具体电路结果做详细示例性说明：

图1是本发明公开的一种缓冲电路示意图。缓冲电路包括相连接的非线性电阻rs和缓冲电容cs。

对于缓冲电路，除了在大电流下电阻需要比较低之外，在小电流情况下需要较高的电阻从而使系统振荡电流迅速衰减。对于衰减过程来说，电阻越大，衰减速度越快。

下面根据包含上述缓冲支路的断路器装置，说明缓冲支路在实际的电流关断操作中的工作原理和有益效果。

以图1所示的缓冲电路为例，对缓冲电路在开断装置中的工作原理做简单介绍：

图2是包含本发明公开的缓冲电路的开断装置电路图。如图所示开断装置dcbreaker包含一个缓冲电路，缓冲电路并联在开关支路两端，缓冲电路路包括串联的非线性电阻rs和缓冲电容cs；开断装置还包括一个能量吸收支路，吸收支路包括一个避雷器mov。

本实施例中，上述开关支路是二极管桥式子模块串联组成的电子电力开关和与之并联的机械开关支路。图3示出了混合断路器电路图，如图所示，mov和非线性缓冲电路并联在电力电子开关两端。其中，缓冲电路具有关断后使电流快速衰减的作用。缓冲电路的作用原理及过程为：

混合断路器关断过程中的换流阶段，电力电子开关闭合导通，换流支路产生高频反向电流叠加在机械开关上直至机械开关过零开断后，固态开关被控制断开；

机械开关电流过零熄弧后，换流支路部分振荡产生瞬态恢复电压(trv)加在mov两端，此时断开电力电子开关的电流由mov消耗，线路电流逐渐下降；

在电子电力开关断开后，缓冲电容通过电阻与外回路发生多次振荡，由于使用非线性电阻后，电流振荡的现象明显减弱，在电流降低至0附近时，非线性电阻阻值明显升高，从而对电流消耗加快，电流迅速衰减到0。

图4示出了本发明公开的另一种缓冲电路示意图。该缓冲电路包括一个非线性电阻r1，一个缓冲电容c和一个放电电阻r2；放电电阻r2并联在缓冲电容c两端。本实施例中，使用到第一种缓冲电路(图1所示的电路)均可替换为图5所示的缓冲电路。

关断设备动作后，缓冲电路电容电量逐渐释放，由于非线性电阻随着电流降低阻值不断升高，使得缓冲电容放电越来越慢，因此在缓冲电容上并联一个放电电阻，可以加快缓冲电容余电释放。

本发明所述的缓冲电路还可以包括与非线性电阻并联或串联的一个或多个定值电阻。定值电阻与非线性电阻组合后作为阻尼电阻，可以调整非线性电阻的ui特性曲线，弱化非线性电阻的非线性特征，以适应不同的电路缓冲需求。下面结合附图，示例性地给出定值电阻与非线性电阻结合使用的电路结构：

图5示出了一种rc缓冲电路结构图。如图所示，缓冲电容与非线性电阻r1串联，缓冲电容两端并联有放电电阻r2，非线性电阻r1两端并联有定值电阻r3。

图6示出了另一种rc缓冲电路结构图。如图所示，缓冲电容c与非线性电阻r1、定值电阻r3串联，缓冲电容两端并联有放电电阻r2。

本公开所述的使用非线性电阻的缓冲电路还可以是rcd缓冲电路结构。

图7示出了本发明公开的一种rcd缓冲电路结构图。如图所示，缓冲电容c与非线性电阻r1串联，缓冲电容c两端并联有放电电阻r2，非线性电阻r1两端并联有二极管d1。

图8示出了本发明公开的另一种rcd缓冲电路结构图。如图所示，缓冲电容c与定值电阻r3、非线性电阻r1串联，缓冲电容c两端并联有放电电阻r2，定值电阻r3两端并联有二极管d1。

上述rc缓冲电路和rcd缓冲电路适用于不同的电子电力开断设备，其中非线性电阻对于电流衰减的影响上述实施例中所描述的原理一致，都能够实现软关断条件下的快速衰减。

本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。