混合式直流断路器SiC器件自取能装置、方法及应用与流程

技术特征：
1.混合式直流断路器sic器件自取能装置，包括sic功率器件模块、sic功率器件散热器、热电偶及其散热器、升压稳压电路模块、驱动模块、电池供能模块；其特征是，利用电池供能模块为sic功率器件模块、驱动模块、升压稳压电路供能；所述sic功率器件模块与sic功率器件散热器通过散热胶紧密贴合，所述热电偶一端设置在sic功率器件散热器上，另一端与散热器紧贴；所述热电偶的电压输出端与升压稳压电路模块连接，所述升压稳压电路将热电偶发出电量提升为驱动系统供能，当实现自供能后切除电池供能模块。2.根据权利要求1所述的混合式直流断路器sic器件自取能装置，其特征为：所述升压稳压电路模块包括四个升压稳压电路串联而成，所述升压稳压电路由升压稳压芯片和电容、电感组成，可以将电压升至稳定的5v电压；所述升压稳压电路模块输入端连接热电偶电压输出端，每个热电偶都与升压稳压电路连接；所述升压稳压电路模块输出端连接驱动模块的输入端。3.根据权利要求1所述的混合式直流断路器sic器件自取能装置，其特征为：所述驱动模块由基板和栅极驱动器组成，所述基板包含光纤收发器；所述栅极驱动器包含器件的保护功能，可以由用户配置来优化终端应用程序电源堆栈中的操作。4.混合式直流断路器sic器件自取能方法，包括权利要求1-3任一所述的混合式直流断路器sic器件自取能装置，其特征为：该方法包括如下步骤，步骤一：采用电池供能模块为驱动模块进行初始供能，驱动sic功率器件模块长期通流产热；步骤二：将sic功率器件模块放置在sic功率器件散热器上贴紧，随着sic功率器件模块温度升高，sic功率器件散热器温度也随之升高；搭建数学模型；步骤三：启动热电偶冷端散热器的风扇，保证其冷端有较低温度，热电偶热端放置在sic功率器件散热器上，随着热电偶热端sic功率器件散热器温度升高，热电偶两端获得温差，产生直流电压；步骤四：所述热电偶输出端连接升压稳压电路模块，每个热电偶经模块中的升压稳压电路升至5v，4个升压稳压电路串联构成升压稳压电路模块，最终升压稳压电路模块输出稳定的20v电压；步骤五：升压稳压电路模块连接驱动供能端口，为驱动供能；步骤六：断开电源供电模块，实现自取能。5.根据权利要求4所述的混合式直流断路器sic器件自取能方法，其特征为：所述步骤二搭建的数学模型，该数学模型包含了流体场与温度场的耦合，控制方程为：二搭建的数学模型，该数学模型包含了流体场与温度场的耦合，控制方程为：式中ρ和c
p
为材料密度和恒压热容，k为导热系数。6.根据权利要求4所述的混合式直流断路器sic器件自取能方法，其特征为：当所述热电偶工作时热量从高温热源传递到下板，构成了n型和p型两种半导体的高低温结；半导体的热结温度为t1，热量从热结点向t2温度的冷结点传热从而产生电流；通过热结点和冷结点的传热情况如下：
式中：q
h
为温度发电器热端从热源吸收的热量，单位：w；α为半导体器件的塞贝克系数，单位：v/w；t1、t2为热端和冷端温度，单位：k；k为半导体器件总的导热系数，单位：w/k；i为回路电流，单位：a；r为半导体器件的内阻，单位：ω；所述热端和冷端之间的温差而产生的电流与塞贝克效应成正比，与电路的总电阻成反比：式中r
l
为回路负载。由电流产生的有用功率可表示为:p＝q
h-q
l
＝α(t
1-t2)-i2r＝i2r
l
热电发电机的效率为:7.一种混合式直流断路器，其特征为：包括上述权利要求1-3任一所述的混合式直流断路器器用sic器件自取能装置。8.将权利要求4-6任一所述的混合式直流断路器sic器件自取能方法应用于柔性直流输领域中的高压大容量混合式直流断路器中主支路固态开关。

技术总结
混合式直流断路器SiC器件自取能装置、方法及应用，包括SiC功率器件模块、SiC功率器件散热器、热电偶及其散热器、升压稳压电路模块、驱动模块、电池供能模块；利用电池供能模块为SiC功率器件模块、驱动模块、升压稳压电路供能；SiC功率器件模块与SiC功率器件散热器通过散热胶紧密贴合，热电偶一端设置在SiC功率器件散热器上，另一端与散热器紧贴；所述热电偶的电压输出端与升压稳压电路模块连接，所述升压稳压电路将热电偶发出电量提升为驱动系统供能，当实现自供能后切除电池供能模块。本发明结构简单，成本低，可靠性高，解决了现有直流断路器二次侧取能的不足。断路器二次侧取能的不足。断路器二次侧取能的不足。


技术研发人员：齐磊 柴宛彤 张翔宇 詹良涛 刘珂鑫 张午宇 李伟 宋中建 谢文刚
受保护的技术使用者：山东泰开高压开关有限公司
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2022/1/28