娄建国，徐小军，刘团结

(淮南师范学院，安徽 淮南 232038)

0 引言

固态断路器因体积小、寿命长、分断速度快、分断时不产生电弧等优点而得到广泛应用.其不仅能接通额定电流，且能在故障情况下分断短路电流，起到保护设备、线路及人身安全的作用[1].国标对断路器的保护要求包括过流保护、短路保护 、过热保护、失压和欠压保护等，本文通过检测线路电流变化率，在断路器的短路初始时刻即可判断出短路故障，令断路器在极短时间内分断线路，降低或消除短路带来的故障隐患.

1 组成结构及工作原理

根据研究目的，设计的保护装置拓扑结构如图1所示.

1.1 主开关拓扑结构

固态断路器应用于交流系统有以下两种常见的拓扑结构，如图2所示，分别是桥式结构和反并联结构.两种结构各有优缺点，本设计功率开关元件选用IGBT，从经济性和驱动电路设计的便捷性选用桥式拓扑结构，同时为IGBT设计缓冲保护电路，如图2所示.

1.2 电源模块设计

电源模块用来为控制单元和检测单元提供优质稳定的工作电压，同时减少对电网谐波的影响，采用二次侧带中心抽头的变压器，经整流和线性稳压后产生±12 V和±5 V的稳定电压源.

1.3 检测单元

利用高精度电流互感器和采样电阻将电网一次侧的电流信号转化为电压信号，经过信号调理电路后分两条路径送给单片机进行处理.一条经运算放大、全波精密整流后送入单片机A/D端口，另一条经有源微分电路、全波精密整流……