一種高壓直流開關電路及其通斷方法
2023-12-02 23:14:06 2
專利名稱：一種高壓直流開關電路及其通斷方法
技術領域：
本發明涉及開關電路，具體是一種用於高電壓大電流的直流開關電路及其通斷方法。
背景技術：
隨著電源技術的不斷發展，為了提高傳輸效率，節約能源，同時減少交流電的幹擾問題，減少轉換環節，高電壓大電流的直流總線供電方式，應用越來越廣，高電壓大電流的直流開關的需求越來越大。目前有些行業提供高壓直流開關的器件，存在以下問題1、電磁繼電器電路，通過控制線圈來連通和斷開主電路，由於其接通裝置為繼電器觸點，其導通後特性好，但由於開關兩端電勢差的存在，在連通時，瞬間的大電流能讓繼電器觸點產生高溫而使觸點粘連在一起，使繼電器失效，而在斷開主電路時，由於觸點瞬間分開，產生大電位差而發生拉弧現象，影響其可靠性；2、電子開關，以半導體為開關媒介，從原理上杜絕了拉弧現象的產生，但未為進行物理隔離，且由於RDSON的存在，其功率消耗較大。如何克服目前開關電路中，長期存在直流高壓開關時出現的拉弧問題以及安全問題，成為需要解決的技術問題。
發明內容
針對上述問題，本發明旨在提供一種安全可靠、結構簡單、並可進行智能控制的高壓直流繼電器。本發明的另外一個目的是提供相應的通斷控制方法。為實現該技術目的，本發明的方案是一種高壓直流開關電路，包括輸入端和輸出端，兩端之間設有一主繼電器開關，該主繼電器開關由電磁繞組以及觸點組成，在輸入端和輸出端之間，與所述主繼電器開關並聯有一電子開關，該電子開關包括有一組電子開關觸點裝置；在所述輸入端與電子開關之間串入一隔離繼電器一，在所述電子開關與輸出端之間串入一隔離繼電器二 ；所述主繼電器開關、電子開關和隔離繼電器一、隔離繼電器二均由一智能控制器信號控制。一種基於權利要求1所述電路的通斷方法，其步驟為a、電路開啟過程為，由智能控制器向隔離繼電器一、隔離繼電器二發出開啟信號使該兩隔離繼電器導通後，再對電子開關發出高頻率佔空比為0 100的脈衝信號或高電平使其導通，再對主繼電器開關發出導通信號使其在零電勢導通；之後由智能控制器向隔離繼電器開關一和二以及電子開關發出關閉信號，將電子開關隔離出主線路，完成開啟過程；b、電路關斷過程為，由智能控制器向隔離繼電器開關一和二以及電子開關發出開啟信號，再對主繼電器開關發出關閉信號，然後再對電子開關發出關閉信號，由該電子開關承受關斷瞬間的應力，最後將隔離繼電器開關一和二關斷，完成關斷過程。本方案通過將電子開關與繼電器開關結合，通過單片機的控制，在電子開關導通中採用調頻技術；從原理上解決了直流開關在高壓直流鄰域應用存在的最大問題，即拉弧粘連，安全性差，無法隔離，散熱體積大的弱點，能從根本上對開關進行隔離，也解決同類產品的安全問題；結構簡單，成本低廉，實行遠程控制、可靠性高，應用範圍廣泛。使用本方案中的通斷方法，在開關導通瞬間以電子開關承受其電應力衝擊，以脈衝方式逐步打開佔空比，發揮其抗衝擊能力強，無粘連，可靠性高的特性；在導通後，主繼電器開關閉合承擔輸送電流的作用，發揮其導通性能好，安全的特點；最後隔離開關管斷開， 將電子開關切除出主迴路，起到隔離的作用；在關斷過程中，隔離開關以及電子開關先閉合，然後主開關斷開，再將電子開關斷開，使其承受關機的電應力，最後隔離開關斷開，完全切斷。
圖1為本發明的原理結構框圖。其中，101為主繼電器開關；102為隔離繼電器開關一 ；103為電子開關；104為隔離繼電器開關二 ；105為智能控制器；106為輸入端；108為輸出端。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發明的高壓直流開關電路，它包括輸入端106和輸出端108，兩端之間設有一主繼電器開關101，該主繼電器開關101由電磁繞組以及觸點組成(在最佳實施例中，該主繼電器開關由二個或三個電磁繞組以及三個觸電構成，當然也可以是其他的現有技術中的構成結構)，在輸入端106和輸出端108之間，與所述主繼電器開關101並聯有一電子開關103，該電子開關103包括有一組電子開關觸點裝置；在所述輸入端106與電子開關103之間串入一隔離繼電器一 102，在所述電子開關102與輸出端108之間串入一隔離繼電器二 104 ；所述主繼電器開關101、電子開關103和隔離繼電器一 102、隔離繼電器二 103 均由一智能控制器105信號控制。其具體的控制通斷的過程如下初始狀態所有開關均處於關閉OFF狀態，收到開啟信號時，105智能控制器向102隔離繼電器開關一、104隔離繼電器開關二發出開啟ON信號，待102隔離繼電器開關一、104隔離繼電器開關二導通後，對103電子開關發出高頻率， 佔空比由0 100的脈衝信號或高電平，使其導通；再對101主繼電器開關發出導通信號， 使其在零電勢導通，最後105智能控制器向102隔離繼電器開關一、104隔離繼電器開關二以及103電子開關發出關閉OFF信號，將電子開關隔離出主線路，完成開啟過程；關斷過程如下，收到關斷信號後105智能控制器向102隔離繼電器開關一、104隔離繼電器開關二以及103電子開關發出開啟ON信號；再對101主繼電器開關，發出關閉OFF 信號；然後對103電子開關發出OFF信號，由其承受關斷瞬間的應力，最後將102隔離繼電器開關一、104隔離繼電器開關二關斷，完成關斷過程；本發明通過特殊電路結構，取傳統開關以及電子開關的優點，並引入智能控制，脈衝式電子開關方式，實行直流電高電壓大電流的高可靠上下電。
權利要求
1.一種高壓直流開關電路，包括輸入端和輸出端，兩端之間設有一主繼電器開關，該主繼電器開關由電磁繞組以及觸點組成，其特徵在於在輸入端和輸出端之間，與所述主繼電器開關並聯有一電子開關，該電子開關包括有一組電子開關觸點裝置；在所述輸入端與電子開關之間串入一隔離繼電器一，在所述電子開關與輸出端之間串入一隔離繼電器二 ；所述主繼電器開關、電子開關和隔離繼電器一、隔離繼電器二均由一智能控制器信號控制。
2.一種基於權利要求1所述電路的通斷方法，其特徵在於以下步驟a、電路開啟過程為，由智能控制器向隔離繼電器一、隔離繼電器二發出開啟信號使該兩隔離繼電器導通後，再對電子開關發出高頻率佔空比為0 100的脈衝信號或高電平使其導通，再對主繼電器開關發出導通信號使其在零電勢導通；之後由智能控制器向隔離繼電器開關一和二以及電子開關發出關閉信號，將電子開關隔離出主線路，完成開啟過程；b、電路關斷過程為，由智能控制器向隔離繼電器開關一和二以及電子開關發出開啟信號，再對主繼電器開關發出關閉信號，然後再對電子開關發出關閉信號，由該電子開關承受關斷瞬間的應力，最後將隔離繼電器開關一和二關斷，完成關斷過程。
全文摘要
本發明公開了一種高壓直流開關電路及其通斷方法，該電路採用電子開關兩端各串入一個隔離繼電器開關，再與主繼電器開關並聯；通過一定的控制步驟，實現高壓直流電的安全上下。本方案通過將電子開關與繼電器開關結合，通過單片機的控制，在電子開關導通中採用調頻技術；從原理上解決了直流開關在高壓直流鄰域應用存在的最大問題，即拉弧粘連，安全性差，無法隔離，散熱體積大的弱點，能從根本上對開關進行隔離，也解決同類產品的安全問題；結構簡單，成本低廉，實行遠程控制、可靠性高，應用範圍廣泛。
文檔編號H03K17/12GK102244507SQ20111017193
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者崔萬恆 申請人:崔萬恆