本實(shí)用新型涉及電力電子的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于憶阻器的直流斷路器電路。

背景技術(shù)：

憶阻器是由華裔科學(xué)家蔡少棠提出的一種具有記憶特性的基本元件，分為磁控憶阻器和荷控憶阻器，其中磁控憶阻器的定義式為：

它基本特性為，其阻值會(huì)隨著流過的正向電流而不斷增大。

隨著高壓直流輸電的發(fā)展，直流斷路器成為其瓶頸之一。現(xiàn)有的直流斷路器只要分為三種，即機(jī)械式、全固態(tài)式以及混合式。這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。機(jī)械式直流斷路器可靠性高，通態(tài)損耗低，但是速動(dòng)性差。固態(tài)式和混合固態(tài)式的速動(dòng)性好，但是需要大量的電力電子器件，通態(tài)損耗高，造價(jià)昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于憶阻器的直流斷路器電路。

本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于憶阻器的直流斷路器電路，所述電路包括過電流檢測裝置、判斷裝置、直流斷路器和負(fù)載Rd，

所述直流斷路器包括帶有初值變量端的憶阻器、PI控制器和電控開關(guān)K，所述電控開關(guān)K的控制端與所述判斷裝置的輸出端相連，所述電控開關(guān)K的輸 入端與所述憶阻器的輸入端相連，所述電控開關(guān)K的輸出端與所述PI控制器的正向輸入端相連，所述PI控制器的輸出端與所述憶阻器的初值變量端相連，所述憶阻器的反向輸入端與負(fù)載Rd的一端相連；

輸入電壓的第一輸入端與所述過電流檢測裝置的輸入端以及所述直流斷路器的正向輸入端連接，輸入電壓的第二輸入端與所述負(fù)載Rd的另一端連接，所述過電流裝置的輸出端與所述判斷裝置輸入端相連，所述判斷裝置的輸出端與所述電控開關(guān)K的控制端相連。

進(jìn)一步地，所述過電流檢測裝置為電流探測儀，通過電流探測儀測量出瞬時(shí)電流，并傳遞給所述判斷裝置。

進(jìn)一步地，所述判斷裝置為比較器，所述比較器的第一輸入端與所述過電流檢測裝置的輸出端相連，所述比較器的第二輸入端與設(shè)定的動(dòng)作值相連或者內(nèi)部設(shè)定比較動(dòng)作值，所述比較器的輸出端與所述電控開關(guān)K的控制端相連。

進(jìn)一步地，所述過電流檢測裝置測量出瞬時(shí)電流出現(xiàn)過電流時(shí)，并傳遞給所述判斷裝置，所述判斷裝置接收到來自所述過電流檢測裝置的信號(hào)，并與設(shè)定動(dòng)作值進(jìn)行比較，當(dāng)來自所述過電流檢測裝置的瞬時(shí)電流信號(hào)超過設(shè)定動(dòng)作值時(shí)，輸出控制信號(hào)給所述電控開關(guān)K，觸發(fā)所述電控開關(guān)K切換所述PI控制器接入或者斷開所述憶阻器的初值變量端。

進(jìn)一步地，所述電控開關(guān)K接收到來自所述判斷裝置的動(dòng)作信號(hào)時(shí)，所述電控開關(guān)K斷開所述PI控制器與所述憶阻器的初值變量端的連接，當(dāng)電流流過憶阻器時(shí)，所述憶阻器快速轉(zhuǎn)為高阻態(tài)；

所述電控開關(guān)K沒有接收到來自所述判斷裝置的動(dòng)作信號(hào)時(shí)，所述電控開關(guān)K將所述PI控制器與所述憶阻器的初值變量端相連，當(dāng)電流流過憶阻器時(shí)，所述憶阻器維持在低阻態(tài)。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，降低了現(xiàn)有直流斷路器的成本以及提高了其可靠性。

2、本實(shí)用新型結(jié)合了現(xiàn)有的三種直流斷路器的優(yōu)點(diǎn)，具有低的通態(tài)損耗的同時(shí)，有很好的速動(dòng)性。

附圖說明

圖1是帶有初值變量端的憶阻器；

圖2是本實(shí)用新型公開的一種基于憶阻器的直流斷路器的原理圖；

圖3是本實(shí)用新型公開的一種基于憶阻器的直流斷路器電路的原理圖；

圖4是本實(shí)用新型公開的一種基于憶阻器的直流斷路器的matlab仿真等效電路圖；

圖5是本實(shí)用新型公開的一種基于憶阻器的直流斷路器電路的仿真結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

實(shí)施例

如圖1所示，為帶有初值變量端的憶阻器，其中A端為憶阻器的正向輸入端，B端為憶阻器的反向輸入端，G端為憶阻器的初值變量端。在初值變量端懸空，電流從憶阻器正向輸入端(A端)流向反向輸入端(B端)時(shí)，憶阻器的阻值會(huì)不斷增大。通過改變初值，可以改變其憶阻值。

如圖2所示，為基于憶阻器的直流斷路器。當(dāng)電控開關(guān)K接入PI控制器時(shí)，PI控制器通過控制憶阻器的初值變量端從而維持憶阻器的阻值，使得當(dāng)有電流流過憶阻器RM時(shí)，其依然能維持低阻態(tài)狀態(tài)。

如圖3所示，為利用基于憶阻器的直流斷路器的實(shí)際應(yīng)用電路原理圖。當(dāng)電路正常運(yùn)行時(shí)，通過電控開關(guān)K接入PI控制器，憶阻器RM維持在低阻態(tài)，通態(tài)損耗低。當(dāng)出現(xiàn)過電流時(shí)，該電路的過電流裝置檢測到過電流并傳遞給判斷裝置，從而控制電控開關(guān)K切除PI控制器。這時(shí)憶阻器初值變量端相當(dāng)于懸空，憶阻器的阻值隨著流過的電流不斷增大，從而限制住電流，斷開電路。

如圖3所示，本實(shí)施例公開的一種基于憶阻器的直流斷路器電路，所述電路包括過電流檢測裝置、判斷裝置、直流斷路器和負(fù)載Rd，

所述直流斷路器包括帶有初值變量端的憶阻器、PI控制器和電控開關(guān)K， 所述電控開關(guān)K的控制端與所述判斷裝置的輸出端相連，所述電控開關(guān)K的輸入端與所述憶阻器的輸入端相連，所述電控開關(guān)K的輸出端與所述PI控制器的正向輸入端相連，所述PI控制器的輸出端與所述憶阻器的初值變量端相連，所述憶阻器的反向輸入端與負(fù)載Rd的一端相連；

輸入電壓的第一輸入端與所述過電流檢測裝置的輸入端以及所述直流斷路器的正向輸入端連接，輸入電壓的第二輸入端與所述負(fù)載Rd的另一端連接，所述過電流裝置的輸出端與所述判斷裝置輸入端相連，所述判斷裝置的輸出端與所述電控開關(guān)K的控制端相連。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述過電流檢測裝置為電流探測儀，通過電流探測儀測量出瞬時(shí)電流，并傳遞給所述判斷裝置。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述判斷裝置為比較器，所述比較器的第一輸入端與所述過電流檢測裝置的輸出端相連，所述比較器的第二輸入端與設(shè)定的動(dòng)作值相連或者內(nèi)部設(shè)定比較動(dòng)作值，所述比較器的輸出端與所述電控開關(guān)K的控制端相連。

在電路正常運(yùn)行時(shí)，通過電控開關(guān)K接入PI控制器。這時(shí)憶阻器RM維持在低阻態(tài)。當(dāng)電路出現(xiàn)過電流時(shí)，所述過電流檢測裝置測量出瞬時(shí)電流，并傳遞給判斷裝置，所述判斷裝置接收到來自過電流檢測裝置的信號(hào)，并與設(shè)定動(dòng)作值進(jìn)行比較，當(dāng)來自過電流檢測裝置的瞬時(shí)電流信號(hào)超過設(shè)定動(dòng)作值時(shí)，輸出控制信號(hào)給電控開關(guān)K，觸發(fā)電控開關(guān)K切換出PI控制器。這時(shí)憶阻器的阻值隨著流過的電流而不斷增大，在很快的時(shí)間內(nèi)，憶阻器呈現(xiàn)出高阻態(tài)，從而限制住電流的增加，保護(hù)了整個(gè)電路。

具體應(yīng)用中，當(dāng)沒有接收到來自判斷裝置的動(dòng)作信號(hào)時(shí)，電控開關(guān)K將PI控制器與憶阻器相連，當(dāng)電流流過憶阻器時(shí)，憶阻器始終維持在低阻態(tài)。

當(dāng)電控開關(guān)K接收到來自判斷裝置的動(dòng)作信號(hào)時(shí)，電控開關(guān)K斷開PI控制器與憶阻器的連接，當(dāng)電流流過憶阻器時(shí)，憶阻器快速轉(zhuǎn)為高阻態(tài)。

當(dāng)憶阻器為高阻態(tài)時(shí)，整個(gè)電路相當(dāng)于斷路，從而保護(hù)整個(gè)電路。

如圖4所示，為一種基于憶阻器的直流斷路器的matlab仿真等效電路圖，給定輸入電壓為2000V，內(nèi)部設(shè)定比較動(dòng)作值(即，過電流動(dòng)作閾值)為18A。利用在電路中突然切除電阻Ron，來制造過電流的情況。

如圖5所示，為基于憶阻器的直流斷路器的仿真結(jié)果圖，在0.08s時(shí)，出現(xiàn)過電流，直流斷路器迅速動(dòng)作，通過開關(guān)切除PI控制器，從而斷開電路.從 仿真結(jié)果可以看出,其斷開時(shí)間為ms級(jí)別。

綜上所述，該實(shí)施例公開的基于憶阻器的直流斷路器電路結(jié)構(gòu)簡單，降低了現(xiàn)有直流斷路器的成本以及提高了其可靠性，同時(shí)，結(jié)合了現(xiàn)有的三種直流斷路器的優(yōu)點(diǎn)，具有低的通態(tài)損耗，而且保持很好的速動(dòng)性。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。