用於控制直流電流通斷的裝置的製作方法

2023-05-03 22:14:16 2

專利名稱：用於控制直流電流通斷的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於太陽能光電系統等直流發電系統技術領域。
背景技術：
目前國內控制直流電流通斷的設備通常比較簡單，功能比較單一，只允許電流單方向流動，對串聯在直流電路系統中的開關模塊進行通斷控制的電源電路也只允許施加正向電壓，負極接地，且直流電路系統的連接極性不能更換，即只允許正接，不允許反接。因此，適用領域非常受限，接線方式不夠靈活。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種可以支持電流雙向流動的直流電流通斷控制裝置，以提高裝置接線方式的靈活性，擴大其適用領域。 為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現[0005] —種用於控制直流電流通斷的裝置，包括支持正反接的電源和多個反向串聯的M0S-FET電晶體；所述M0S-FET電晶體連接在直流電路的正極連接線路中或者負極連接線路中，由所述電源控制其通斷。 進一步的，所述電源連接在直流電路的正負極之間，利用直流電路為其供電，進而
生成控制電壓輸出至所述的MOS-FET電晶體，以控制M0S-FET電晶體通斷。 又進一步的，所述電源可以採用一個或者多個DC/DC轉換器構建。 再進一步的，在所述電源中包含有兩個DC/DC轉換器，其中一個DC/DC轉換器與所
述直流電路正接，即所述DC/DC轉換器的正極輸入端連接直流電路的正極，負極輸入端連
接直流電路的負極；另外一個DC/DC轉換器與所述直流電路反接，即所述DC/DC轉換器的正
極輸入端連接直流電路的負極，負極輸入端連接直流電路的正極。 更進一步的，所述M0S-FET電晶體成對出現，包括一對或者多對，每一對中的兩個M0S-FET電晶體反向串聯，各對MOS-FET電晶體之間相互並聯。 作為本實用新型的另外一種設計方式，還可以採用IGBT功率管代替上述的MOS-FET電晶體來設計所述用於控制直流電流通斷的裝置，具體包括支持正反接的電源和多個反向串聯的IGBT功率管；所述IGBT功率管連接在直流電路的正極連接線路中或者負極連接線路中，由所述電源控制其通斷。 進一步的，所述電源連接在直流電路的正負極之間，利用直流電路為其供電，進而生成控制電壓輸出至所述的IGBT功率管，以控制IGBT功率管通斷。 再進一步的，所述IGBT功率管優選成對出現，根據所述直流電路中需要流過的直流電流大小來選擇設置一對或者多對。其中，每一對中的兩個IGBT功率管反向串聯，各對IGBT功率管之間相互並聯。 與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型的控制裝置支持電流雙向流動，並且既可以應用在正電壓直流電路系統中，也可以應用在負電壓直流電路
3系統中，因此，連接所述控制裝置的系統既可以正極接地，也可以負極接地，即所述控制裝置既適用於正極接地的系統中，也適用於負極接地的系統中。由於可以根據系統的不同接地模式和不同的電流方向來對該控制裝置的安裝方式進行選擇，因此，可以極大地減少產品庫存。

圖1是本實用新型所提出的用於控制直流電流通斷的裝置的一種實施例的電路原理圖； 圖2是圖1所示控制裝置連接在直流電路負極連線中的電路原理圖； 圖3是本實用新型所提出的用於控制直流電流通斷的裝置的另外一種實施例的
電路原理圖； 圖4是圖3所示控制裝置連接在直流電路負極連線中的電路原理圖； 圖5是所述用於控制直流電流通斷的裝置中電源設計方式的一種實施例的電路
原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。 實施例一，參見圖1、圖2所示，在本實施例中，所述用於控制直流電流通斷的裝置
由兩個反向串聯的M0S-FET電晶體1和電源2組成。其中，所述的兩個M0S-FET電晶體1
可以連接在直流電路的正極連線中，如圖l所示；也可以連接在直流電路的負極連線中，如
圖2所示。電源2連接在直流電路的正負極之間，利用直流電路為其供電，進而通過其內部
電路生成控制電壓，輸出至所述MOS-FET電晶體1的柵極，以控制MOS-FET電晶體1通斷，
進而對直流電路中流過的直流電流實現通斷控制。 對於正電壓直流電路系統，比如正極輸出或者接收正電壓、負極接地或者為低電位的直流電路系統，可以採用圖1所示的連接方式將MOS-FET電晶體1連接在直流電路的正極連線中，即A-C之間，電源2產生控制電壓輸出到M0S-FET電晶體1的柵極，控制M0S-FET電晶體1導通，此時，直流電路系統中的電流既可以從A端流向C端，也可以從C端流向A端。 由於本實施例的控制裝置支持電流雙向流動，因此，一次安裝後，既可以適用直流
充電系統(比如在CD之間連接直流發電系統，在AB之間連接蓄電池，電流由直流發電系統
流向蓄電池，為蓄電池充電)，也可以適用直流放電系統(比如在CD之間連接負載，在AB之
間連接蓄電池，電流由蓄電池流向負載，為負載供電)，應用起來靈活方便。 當需要關斷直流電路系統中的直流電流時，電源2停止輸出控制電壓或者輸出的
控制電壓幅值低於MOS-FET電晶體1的門極電壓，進而控制MOS-FET電晶體1截止，以切斷
直流電路的電流迴路。 當然，所述兩個反向串聯的M0S-FET電晶體1也可以連接在圖1所示的直流電路的負極連線中，即BD之間，同樣可以對直流電路系統中的直流電流進行通斷控制。[0025] 對於負電壓直流電路系統，比如負極為負電位、正極接地的直流電路系統，可以採用圖2所示的連接方式將M0S-FET電晶體1連接在直流電路的負極連線中，即A-C之間。電源2產生控制電壓輸出到M0S-FET電晶體1的柵極，以控制M0S-FET電晶體1導通，此時，
直流電路系統中的電流既可以從A端流向C端，也可以從C端流向A端。 同理，當需要關斷直流電路系統中的直流電流時，電源2停止輸出控制電壓或者
輸出的控制電壓幅值低於MOS-FET電晶體1的門極電壓，進而控制MOS-FET電晶體1截止，
以切斷直流電路的電流迴路。 當然，所述兩個反向串聯的M0S-FET電晶體1也可以連接在圖2所示的直流電路 的正極連線中，即BD之間，同樣可以對直流電路系統中的直流電流進行通斷控制。 在本實施例中，所述電源2可以採用一個或者多個DC/DC轉換器構建而成，將直流 電路系統的電壓轉換生成可以控制M0S-FET電晶體1通斷的控制電壓輸出。 為了提高該控制裝置接線方式的靈活性，即無論將該控制裝置的正負極與直流電 路系統正接還是反接，電源2都能準確地輸出控制電壓，控制M0S-FET電晶體1通斷，本實 施例優選採用兩路輸入端反向連接的DC/DC轉換器來設計所述的電源2，如圖5所示，即將 其中一個DC/DC轉換器與直流電路系統正接，也就是將DC/DC轉換器的正極輸入端連接直 流電路的正極，負極輸入端連接直流電路的負極；另外一個DC/DC轉換器與直流電路系統 反接，也就是將DC/DC轉換器的正極輸入端連接直流電路的負極，負極輸入端連接直流電 路的正極。這樣一來，無論電源2與直流電路系統正接還是反接，電源2中總會有一路DC/ DC轉換器可以正常運行，將直流電路系統提供的電壓轉換生成可以控制M0S-FET電晶體1 通斷的控制電壓，輸出至所述的MOS-FET電晶體l，對流過直流電路系統的電流進行通斷控 制。 當然，所述MOS-FET電晶體1也可以設置兩路以上，最好成對出現，且每一對中的 兩個M0S-FET電晶體反向串聯，各對MOS-FET電晶體相互並聯後，選擇連接在直流電路的正 極連線中或者負極連線中，實際使用時只能選擇其中一種連接方式。具體來講，對於需要 流通大電流的直流電路系統來說，應根據MOS-FET電晶體的電流承載能力，選擇連接多對 MOS-FET電晶體；而對於流通電流較小的直流電路系統來說，則可以像圖1、圖2那樣選擇一 對反向串聯的M0S-FET電晶體1連接在直流電路系統中，即可對系統中的直流電流實現通 斷控制。 實施例二，參見圖3、圖4所示，在本實施例中，所述用於控制直流電流通斷的裝置 可以採用兩個反向串聯的IGBT功率管3和電源4組成。其中，所述的兩個IGBT功率管3 可以連接在直流電路的正極連線中，如圖3所示；也可以連接在直流電路的負極連線中，如 圖4所示。電源4連接在直流電路的正負極之間，比如AB之間，利用直流電路為其供電，進 而通過其內部電路生成控制電壓，輸出至所述IGBT功率管3的柵極，以控制IGBT功率管3 通斷，進而對直流電路中流過的直流電流實現通斷控制。 同樣的，所述IGBT功率管3也可以根據直流電路系統中需要流過的直流電流大小 來選擇設置兩路或者更多路，最好成對出現，且每一對中的兩個IGBT功率管反向串聯，各 對IGBT功率管相互並聯後，選擇連接在直流電路的正極連線中或者負極連線中，實際使用 時只能選擇其中 一種連接方式。 對於電源4的組建結構可以仿照實施例一中的電源2進行具體設計，優選採用兩 路輸入端反向連接的DC/DC轉換器進行設計，如圖5所示，以提高該控制裝置接線方式的靈 活性。[0034] 本實施例的控制裝置的工作原理如同實施例一，本實施例在此不再進行展開說 明。 本實用新型通過對控制裝置中的電源進行特別設計，使電源可以與直流電路系統 正接，也可以與直流電路系統反接，從而提高了接線方式的靈活性。此外，通過採用多個晶 體管或者功率管以反向串聯的形式構建開關電路，從而允許直流電路系統中的電流雙向流 動，用途更加廣泛。 當然，以上所述僅是本實用新型的一種優選實施方式，應當指出的是，對於本技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求一種用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於包括支持正反接的電源和多個反向串聯的MOS-FET電晶體；所述MOS-FET電晶體連接在直流電路的正極連接線路中或者負極連接線路中，由所述電源控制其通斷。
2. 根據權利要求l所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於所述電源連 接在直流電路的正負極之間，利用直流電路為其供電，進而生成控制電壓輸出至所述的 M0S-FET電晶體，以控制M0S-FET電晶體通斷。
3. 根據權利要求2所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於在所述電源中 包含有一個或者多個DC/DC轉換器。
4. 根據權利要求3所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於在所述電源中 包含有兩個DC/DC轉換器，其中一個DC/DC轉換器的正極輸入端連接所述直流電路的正極， 負極輸入端連接所述直流電路的負極；另外一個DC/DC轉換器的正極輸入端連接所述直流 電路的負極，負極輸入端連接所述直流電路的正極。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於 所述M0S-FET電晶體成對出現，包括一對或者多對，每一對中的兩個MOS-FET電晶體反向串 聯，各對MOS-FET電晶體之間相互並聯。
6. —種用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於包括支持正反接的電源和多個反 向串聯的IGBT功率管；所述IGBT功率管連接在直流電路的正極連接線路中或者負極連接 線路中，由所述電源控制其通斷。
7. 根據權利要求6所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於所述電源連接 在直流電路的正負極之間，利用直流電路為其供電，進而生成控制電壓輸出至所述的IGBT 功率管，以控制IGBT功率管通斷。
8. 根據權利要求7所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於在所述電源中 包含有一個或者多個DC/DC轉換器。
9. 根據權利要求8所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於在所述電源中 包含有兩個DC/DC轉換器，其中一個DC/DC轉換器的正極輸入端連接所述直流電路的正極， 負極輸入端連接所述直流電路的負極；另外一個DC/DC轉換器的正極輸入端連接所述直流 電路的負極，負極輸入端連接所述直流電路的正極。
10. 根據權利要求6至9中任一項所述的用於控制直流電流通斷的裝置，其特徵在於 所述IGBT功率管成對出現，包括一對或者多對，每一對中的兩個IGBT功率管反向串聯，各 對IGBT功率管之間相互並聯。
專利摘要本實用新型公開了一種用於控制直流電流通斷的裝置，包括與極性連接方式相對獨立的電源和多個反向串聯的MOS-FET電晶體；所述MOS-FET電晶體連接在直流電路的正極連接線路中或者負極連接線路中，由所述電源控制其通斷。本實用新型的控制裝置支持電流雙向流動，並且既可以應用在正電壓直流電路系統中，也可以應用在負電壓直流電路系統中，因此，連接所述控制裝置的系統既可以正極接地，也可以負極接地，即所述控制裝置既適用於正極接地的系統中，也適用於負極接地的系統中。由於可以根據系統的不同接地模式和不同的電流方向來對該控制裝置的安裝方式進行選擇，因此，可以極大地減少產品庫存。
文檔編號H02M3/00GK201490991SQ20092016537
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月29日 優先權日2008年7月5日
發明者安東·齊默曼 申請人:伏科股份公司