一种应用于直流系统中的双向通断电路技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于直流系统中的双向通断电路，包括微控制器，第一直流端口，第二直流端口以及连接并控制第一直流端口与第二直流端口双向通断的双向开关组；双向开关组由全控型半导体器件，继电器，二极管连接组成；并可以根据实际不同的需求情况，提供最合适的方案。通过微控制器控制双向开关组全控型半导体器件和继电器的时序，并结合二极管的特性，在不使用带灭弧功能的切断装置的条件下，能够实现第一直流端口和第二直流端口双向流通，能够实现高压大电流直流回路的双向通断，且通断瞬间不拉弧，具有安全性高、效率高、成本低、应用范围广的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于直流系统中的双向通断电路
本专利技术属于电力电子领域，涉及一种双向能量流动装置，尤其是一种应用于直流系统中的双向通断电路。
技术介绍
新能源系统能量双向变换中涉及到诸如：储能装置中的DC/DC变换、电动汽车电池到直流微网中的直流母线之间的双向DC/DC变换。要实现能量的双向流动，系统中需要有双向大功率高压直流通断装置。目前市场上利用高压直流接触器(如继电器)实现直流系统中通路的通断，但是接触器仅仅支持单向功率通断，如果强制做反向的通断，会导致开关触头拉弧，拉弧造成高温和烧蚀，会降低触头寿命。因此，采用该方案实现直流系统中的双向通断，会存在对接触器的利用率低，安全性也比较差的问题。针对现有技术直流系统中实现双向通断的方案效率低，安全性差的问题，目前还没有有效的解决方案。在此背景下，有必要提出一种应用于直流系统中的双向通断电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种应用于直流系统中的双向通断电路，该电路安全性高、效率高、成本低、应用范围广，能够应用于高压直流的双向通断系统中。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：一种应用于直流系统中的双向通断电路：包括微控制器，第一直流端口，第二直流端口，以及连接并控制第一直流端口与第二直流端口双向通断的双向开关组。进一步，上述双向开关组的第一种方案为：双向开关组包括连接第一直流端口一极与第二直流端口一极的第一开关组，以及连接第一直流端口另一极与第二直流端口另一极的第二开关组；所述第一开关组为一个第三继电器；所述第二开关组包括第一继电器和串联在第一继电器上的第二继电器，所述第二开关组还包括第一二极管、第二二极管、第一全控型半导体器件以及第二全控型半导体器件；第一二极管并联在第一继电器上，第二二极管并联在第二继电器上，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连在一起并且连接点接在第一继电器和第二继电器之间；第一全控型半导体器件并联在第一二极管上，第二全控型半导体器件并联在第二二极管上；所述微控制器通过驱动电路连接双向开关组里所有继电器和所有全控型半导体器件。进一步，上述双向开关组的第二种方案为：双向开关组包括连接第一直流端口一极与第二直流端口一极的第一开关组，以及连接第一直流端口另一极与第二直流端口另一极的第二开关组和第三开关组；所述第一开关组为一个第三继电器；所述第二开关组包括第一继电器和串联在第一继电器上的第二继电器，所述第二开关组还包括第一二极管、第二二极管、第一全控型半导体器件以及第二全控型半导体器件，第一二极管并联在第一继电器上，第二二极管并联在第二继电器上，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连在一起并且连接点接在第一继电器和第二继电器之间；第一全控型半导体器件并联在第一二极管上，第二全控型半导体器件并联在第二二极管上；所述第三开关组为一个第四继电器；所述微控制器通过驱动电路连接双向开关组里所有继电器和所有全控型半导体器件。进一步，上述双向开关组的第三种方案为：双向开关组包括连接第一直流端口一极与第二直流端口一极的第二开关组和第三开关组；所述第二开关组包括第一继电器和串联在第一继电器上的第二继电器，所述第二开关组还包括第一二极管、第二二极管、第一全控型半导体器件以及第二全控型半导体器件；第一二极管并联在第一继电器上，第二二极管并联在第二继电器上，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连在一起并且连接点接在第一继电器和第二继电器之间；第一全控型半导体器件并联在第一二极管上，第二全控型半导体器件并联在第二二极管上；所述第三开关组为一个第四继电器；所述微控制器通过驱动电路连接双向开关组里所有继电器和所有全控型半导体器件。进一步，上述全控型半导体器件为IGBT型。进一步，上述全控型半导体器件为MOSFET型。进一步，上述全控型半导体器件为IGCT型。本专利技术有如下的有益效果：本专利技术通过设置第一直流端口和第二直流端口作为电路的接入口，采用双向开关组来通断电路；通过微控制器控制双向开关组全控型半导体器件，继电器的时序，并结合二极管的特性，在不使用带灭弧功能的切断装置的条件下，能够实现第一直流端口和第二直流端口双向流通，能够实现高压大电流直流回路的双向通断，且通断瞬间不拉弧，具有安全性高、效率高、成本低、应用范围广的特点，不仅可以满足双向高压大电流系统的双向切合要求，还可以满足双向低压大电流系统的双向切合要求；并实现物理隔离，从而实现双向高压直流系统的安全切断并能保证切合装置和高压直流端口的安全，电路结构设置合理，生产成本低。一极连线上两个开关组，另一极一个开关组，这样两极均能双向通断，不仅可以应用在高压大电流系统的双向切合系统中，还可以应用在低压大电流双向切合系统中，是本专利技术能够满足不同的应用场景。只有一极的连线上设置开关组，可以调整一极的状态实现双向切合，在保证电路安全和高效的前提下，节省了安装空间，扩大了本专利技术的使用范围。全控型半导体器件根据本专利技术中实际使用情况，合理的选择IGBT型，或MOSFET型，或IGCT型；电路更加安全、高效。采用全控型半导体器件，通过微控制器控制全控型半导体器件以及继电器的时序，控制直流系统中通路的通断，且结合二极管实现通路的双向通断，通过该方案，利用全控型半导体器件的通断来保证继电器的通断，提高了继电器的使用率，且保证了继电器通断时的安全，此外，在正向通路导通或反向通路导通的情况下，相应的二极管起到防反作用，能够防止能量的反向流动，保证电路的安全可靠，因此，提高了直流系统双向通断的效率和安全。附图说明图1为本专利技术的第一种结构示意图；图2为本专利技术的正向通断时序图；图3为本专利技术的正向导通通路的示意图；图4为本专利技术的反向通断时序图；图5为本专利技术的反向导通通路的示意图；图6为本专利技术的第一种结构的衍生结构示意图；图7为本专利技术的第二种结构示意图；图8为本专利技术的第二种结构的衍生结构示意图；图9为本专利技术的第三种结构示意图；图10为本专利技术的第三种结构的衍生结构示意图。其中：1为第一直流端口；2为第二直流端口；3为第一开关组；4为第二开关组；5为第三开关组；K1为第一全控型半导体器件；K2为第二全控型半导体器件；S1为第一继电器；S2为第二继电器；S3为第三继电器；S4为第四继电器；D1为第一二极管；D2为第二二极管；MCU为微控制器。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1—10，一种应用于直流系统中的双向通断电路，包括微控制器MCU，第一直流端口1，第二直流端口2，以及连接并控制第一直流端口1与第二直流端口2双向通断的双向开关组。本专利技术中，第一直流端口1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于直流系统中的双向通断电路，其特征在于：包括微控制器(MCU)，第一直流端口(1)，第二直流端口(2)，以及连接并控制第一直流端口(1)与第二直流端口(2)双向通断的双向开关组。

【技术特征摘要】
1.一种应用于直流系统中的双向通断电路，其特征在于：包括微控制器(MCU)，第一直流端口(1)，第二直流端口(2)，以及连接并控制第一直流端口(1)与第二直流端口(2)双向通断的双向开关组。2.根据权利要求1所述的应用于直流系统中的双向通断电路，其特征在于：所述双向开关组包括连接第一直流端口(1)一极与第二直流端口(2)一极的第一开关组(3)，以及连接第一直流端口(1)另一极与第二直流端口(2)另一极的第二开关组(4)；所述第一开关组(3)为一个第三继电器(S3)；所述第二开关组(4)包括第一继电器(S1)和串联在第一继电器(S1)上的第二继电器(S2)，所述第二开关组(4)还包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一全控型半导体器件(K1)以及第二全控型半导体器件(K2)；第一二极管(D1)并联在第一继电器(S1)上，第二二极管(D2)并联在第二继电器(S2)上，第一二极管(D1)的阳极和第二二极管(D2)的阳极连在一起并且连接点接在第一继电器(S1)和第二继电器(S2)之间；第一全控型半导体器件(K1)并联在第一二极管(D1)上，第二全控型半导体器件(K2)并联在第二二极管(D2)上；所述微控制器(MCU)通过驱动电路连接双向开关组里所有继电器和所有全控型半导体器件。3.根据权利要求1所述的应用于直流系统中的双向通断电路，其特征在于：所述双向开关组包括连接第一直流端口(1)一极与第二直流端口(2)一极的第一开关组(3)，以及连接第一直流端口(1)另一极与第二直流端口(2)另一极的第二开关组(4)和第三开关组(5)；所述第一开关组(3)为一个第三继电器(S3)；所述第二开关组(4)包括第一继电器(S1)和串联在第一继电器(S1)上的第二继电器(S2)，所述第二开关组(4)还包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一全控型半导体器件(K1)以及第二全控型半导体器件(K2)，第一二极管(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建华，刘琪，茹永刚，李强，卫建荣，
申请(专利权)人：西安特锐德智能充电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61