高壓直流配電裝置製造方法
2023-05-15 00:38:46
高壓直流配電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種高壓直流配電裝置，包括機電混合式開關單元A、預充電單元B和放電續流迴路單元C，其中主開關單元A包括：接觸器T和絕緣柵雙極型電晶體K1；預充電單元B包括功率電阻R2和充電開關K2；放電續流迴路單元C包括功率電阻R3、放電開關K3及續流二極體D。本實用新型有效解決了高壓直流配電系統中接觸器易燒毀、接通大電容時在接通瞬間出現衝擊電流、關斷時負載電容殘餘釋放問題及配電裝置對不同負載兼容性問題。
【專利說明】高壓直流配電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子與電工【技術領域】，尤其涉及一種高壓直流配電裝置的電路結構。
【背景技術】
[0002]隨著車輛對電氣系統的依賴不斷提高，尤其是純電動汽車的出現，車輛配電系統的容量不斷提高。低壓直流配電由於電流大，配電線纜線徑大，重量高。為了減輕車輛配電線纜線徑及其重量，車輛中直流配電電壓不斷提高。隨著配電電壓的提高，所帶來的問題是接觸器在切斷負載時，因滅弧困難甚至電弧無法熄滅導致接觸器觸頭燒結，導致接觸器燒毀。為了解決這個問題，可以採用機電混合式開關裝置，參見圖1。其正常開通關斷時序是:接通時先接通IGBT後接通接觸器；關斷時先關斷接觸器後關斷IGBT，參見圖2。
[0003]在直流配電系統中，正負母線之間一般存在大量儲能濾波電容，如圖3的典型電動機負載。開關裝置在接通此類負載時在接通瞬間會有衝擊電流流經開關裝置。在高壓、大電容情況下，開關裝置為接觸器時這個衝擊電流有可能使接觸器觸頭燒結；開關裝置為機電混合式開關裝置時IGBT有可能因接通損耗大而使IGBT燒毀。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的是針對現有直流配電裝置存在的缺陷提出一種新型的高壓直流配電裝置，有效解決了在高壓直流配電系統中接觸器的滅弧問題及接通容性負載時燒毀配電開關的問題。
[0005]本實用新型為實現上述目的，採用如下技術方案:
[0006]一種高壓直流配電裝置，包括直流供電電源和負載，其特徵在於還包括機電混合式開關單元A、預充電單元B和放電續流迴路單元C，機電混合式開關單元A和預充電單元B並聯後串接在直流供電電源的正輸出端與負載的正輸入端之間，放電續流迴路單元C與負載並聯，其中，
[0007]機電混合式開關單元A包括接觸器T和絕緣柵雙極型電晶體K1,接觸器T的輸入端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的集電極，接觸器T的輸出端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的發射極；
[0008]預充電單元B包括功率電阻R2和充電開關K2，功率電阻R2和充電開關K2串聯；
[0009]放電續流迴路單元C包括功率電阻R3、放電開關K3及續流二極體D，功率電阻&和放電開關K3串聯後與續流二極體D並聯，續流二極體D的陰極連接負載的正輸入端，續流二極體D的陽極連接負載的負輸入端。
[0010]本實用新型的有益效果如下:
[0011]1、從配電裝置的壽命來說，拓撲結構有效解決了配電開關在切斷過程中滅弧困難的問題，大大提高了配電開關在直流高壓條件下的工作壽命。
[0012]2、從限制接通容性負載衝擊電流來說，拓撲結構有效解決了在接通容性負載時存在衝擊電流而導致配電裝置燒毀問題，提高了配電裝置的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是機電混合式開關裝置電路結構圖。
[0014]圖2是機電混合式開關裝置控制時序圖。
[0015]圖3是直流配電系統中典型電動機負載圖。
[0016]圖4是本實用新型設計的高壓直流配電裝置主電路結構圖。
[0017]圖5是本實用新型高壓直流配電裝置控制時序圖。
[0018]圖6是配電裝置在阻性負載條件下開通關斷波形圖。
[0019]圖7是配電裝置在阻感性負載條件下開通關斷波形圖。
[0020]圖8是配電裝置在容性負載條件下開通關斷波形圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明:
[0023]本實用新型的電路如圖4所示，高壓直流配電裝置包括直流供電電源Vdc和負載，還包括機電混合式開關單元A、預充電單元B和放電續流迴路單元C。機電混合式開關單元A和預充電單元B並聯後串接在直流供電電源的正輸出端與負載的正輸入端之間，放電續流迴路單元C與負載並聯，負載的負輸入端連接直流供電電源的負輸出端後接地。
[0024]其中機電混合式開關單元A由接觸器T和絕緣柵雙極型電晶體K1組成；接觸器T的輸入端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的集電極後連接直流供電電源的正輸出端，接觸器T的輸出端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的發射極後連接負載的正輸入端。
[0025]預充電單元B由功率電阻R2和充電開關K2組成，功率電阻R2和充電開關K2串聯，功率電阻民的一端連接直流供電電源的正輸出端，另一端連接充電開關K2的輸入端，充電開關K2的輸出端連接負載的正輸入端。
[0026]放電續流迴路單元C由功率電阻R3、放電開關K3及續流二極體D組成。功率電阻R3和放電開關K3串聯後與續流二極體D並聯。放電開關K3的輸入端連接續流二極體D的陰極後連接負載的正輸入端，放電開關K3的輸出端連接功率電阻R3的一端，功率電阻R3的另一端連接續流二極體D的陽極後連接負載的負輸入端。
[0027]以下介紹本實用新型直流配電裝置的工作原理:
[0028]正常工作時電路工作狀態分析:
[0029]圖5是配電裝置的控制時序示意圖，&時刻控制系統接收到開通指令，控制系統接收到開通控制指令後，控制系統先發出放電開關K3的關斷指令，待放電開關K3完全關斷後的h時刻，控制系統發出充電開關K2的接通指令向負載進行試充電，待負載電壓達到穩定後的t2時刻，控制系統發出絕緣柵雙極型電晶體K1的接通指令，待絕緣柵雙極型電晶體K1完全接通後的t3時刻，控制系統發出接觸器T的接通指令同時發出充電開關K2的關斷指令，此時完成整個開通過程。
[0030]在和t2時刻，當負載為阻性負載時負載電壓表達式為
【權利要求】
1.一種高壓直流配電裝置，包括直流供電電源和負載，其特徵在於還包括機電混合式開關單元A、預充電單元B和放電續流迴路單元C，機電混合式開關單元A和預充電單元B並聯後串接在直流供電電源的正輸出端與負載的正輸入端之間，放電續流迴路單元C與負載並聯，其中， 機電混合式開關單元A由接觸器T和絕緣柵雙極型電晶體K1組成，接觸器T的輸入端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的集電極，接觸器T的輸出端連接絕緣柵雙極型電晶體K1的發射極； 預充電單元B由功率電阻R2和充電開關K2組成，功率電阻R2和充電開關K2串聯； 放電續流迴路單元C由功率電阻R3、放電開關K3及續流二極體D組成，功率電阻R3和放電開關K3串聯後與續流二極體D並聯，續流二極體D的陰極連接負載的正輸入端，續流二極體D的陽極連接負載的負輸入端。
【文檔編號】H02M3/44GK203554300SQ201320666594
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】王莉, 歐世鋒 申請人:南京航空航天大學