一种基于耦合负压电路的混合式开关制造技术

本发明专利技术提出了一种基于耦合负压电路的混合式开关电路、开关装置及其电源切换保护系统，其中所述混合式开关电路包括，机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路，所述换流支路包括主固态开关支路和与所述主固态开关支路串联的耦合负压电路，所述辅固态开关支路中的固态开关包括反向并联的电力电子开关；主固态开关支路中的固态开关包括正向电路和反向电路，所述正向电路和所述反向电路共用一个可控开关电路及反并联二极管。本发明专利技术的基于耦合负压电路的混合式开关电路、开关装置及其电源切换保护系统，具有控制方便、能够快速切换的特点，而且性能可靠。

A hybrid switch based on coupled negative voltage circuit

The present invention provides a hybrid switching circuit, coupling circuit negative pressure switch device and power switch protection system based on the hybrid switching circuit comprises a mechanical switch converter, auxiliary branch, branch branch branch of solid-state switch and energy absorption, the converter comprises a main branch and branch of solid state switch vacuum circuit coupling in tandem with the main branch of the solid-state switch, auxiliary power electronic switch solid-state switch solid-state switch in reverse parallel branch including the main branch; solid state switch in solid-state switch circuit including forward and reverse circuit, the circuit and the inverter circuit is a common thyristor switching circuit and anti parallel diode. The hybrid switch circuit, switch device and power switching protection system based on the coupling negative pressure circuit of the invention has the advantages of convenient control, fast switching, and reliable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于耦合负压电路的混合式开关
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于耦合负压电路的混合式开关电路、切换开关装置。
技术介绍
当前一般都利用机械式开关装置来控制电力的通断。随着开关装置广泛应用在各行各业中，现在对开关的要求也越来越高。而二极管是一种普通的电子元件，也应用到了开关中。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向流过，也就是从阳极(也称正极)流向阴极(也称负极)，而在反向时对电流形成阻断。由于二极管的这种特性，其在电子电路中得到了广泛应用。现在二极管应用到多种电路中，例如限幅电路、开关电路中。现有二极管开关电路如图1所示。但是，这种二极管开关电路一般适合于直流电路中，而且无法实现可控制。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可靠而且稳定性高的基于耦合负压电路的混合式开关电路、切换开关、电源切换保护系统及其控制方法。本专利技术提供了一种基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，所述混合式开关电路包括，机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路，所述换流支路包括主固态开关支路和与所述主固态开关支路串联的耦合负压电路，其中，所述辅固态开关支路中的固态开关包括反向并联的电力电子开关；主固态开关支路中的固态开关包括正向电路和反向电路，所述正向电路和所述反向电路共用一个可控开关电路及反并联二极管。进一步地，所述机械开关支路、所述换流支路、所述辅固态开关支路和所述能量吸收支路并联连接。进一步地，所述可控开关电路包括电力电子开关，其中所述电力电子开关包括但不限于晶闸管、IGBT、IGCT或GTO。进一步地，所述正向电路包括第一二极管、第三二极管，所述第一二极管的阴极与所述可控开关电路的第一端连接，所述第三二极管的阳极与所述可控开关电路的第二端连接；所述反向电路包括第二二极管、第四二极管，所述第二二极管的阴极与所述可控开关电路的第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述可控开关电路的第二端连接。进一步地，所述耦合负压电路包括耦合线圈、晶闸管和放电电容。进一步地，所述耦合负压电路的耦合线圈第一绕组位于所述主固态开关支路；所述耦合线圈的第二绕组位于所述放电电容电路，并且所述晶闸管、放电电容与所述第二绕组形成回路。进一步地，所述放电电容通过直流电源电路供电。进一步地，所述机械开关支路包括机械开关；和/或所述主固态开关支路中具有一个固态开关或多个串联的固态开关；和/或所述辅固态开关支路中具有一个固态开关或多个串联的固态开关；和/或所述能量吸收支路包括避雷器。本专利技术还提供了一种开关电路控制方法，应用于如上任一所述的基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，控制主固态开关支路导通，控制机械支路断开；控制负压电路导通；控制主固态开关支路断开。进一步地，在所述机械开关支路中的机械开关的触头达到有效开距后，控制负压电路导通。进一步地，通过控制所述负压电路中的晶闸管导通来导通负压电路。进一步地，在所述机械开关支路中的机械开关的触头间隙能够承受瞬态恢复电压时，控制所述主固态开关电路断开。本专利技术还提供了一种开关电路控制方法，应用于如上任一所述的基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，控制所述辅固态开关支路导通；控制所述机械开关支路导通，控制所述辅固态开关支路断开。本专利技术还提供了一种自动切换开关装置，其特征在于，所述自动切换开关装置包括主切换开关部件和备切换开关部件，其中，所述主切换开关部件包括三个如上任一所述的基于耦合负压电路的混合式开关电路，分别用于三相电的A相、B相、C相支路中；所述备切换开关部件包括三个如上任一所述的基于耦合负压电路的混合式开关电路，分别用于三相电的A相、B相、C相支路中。本专利技术还提供了一种电源切换保护系统，其特征在于，所述电源保护切换系统包括：工作电源和备用电源；如上所述的自动切换开关装置，所述自动切换开关装置中的主切换开关部件与工作电源连接、备切换开关部件与备用电源连接；监测系统，用于监测工作电源和/或备用电源的工作状态；控制保护系统，根据上述任一所述的开关电路控制方法控制所述自动切换开关装置中主切换开关部件和/或备切换开关部件分闸，和/或根据如上所述的开关电路控制方法控制所述自动切换开关装置中主切换开关部件和/或备切换开关部件合闸。进一步地，所述监测系统还用于将所述工作状态的信息发送给所述控制保护系统，所述控制保护系统根据所述信息控制所述自动切换开关装置在所述主切换开关部件和备切换开关部件之间切换。进一步地，所述监测系统还检测所述自动切换开关的合闸和分闸状态，并将所述状态的信息反馈给所述控制保护系统。本专利技术的基于耦合负压电路的混合式开关电路、开关装置、电源切换保护系统，具有控制方便、能够快速切换的特点，而且结构简洁、性能可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了现有技术中二极管开关电路结构示意图；图2示出了本专利技术实施例的基于耦合负压电路的混合式开关电路结构示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的基于耦合负压电路的混合式自动切换开关装置结构示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的双电源冗余供电系统结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的切换开关采用了基于耦合负压电路的混合式开关电路。本专利技术实施例以切换开关电路为例进行示例性说明，但本领域技术人员应当认识到，在不偏离本专利技术的基本专利技术构思的情况下，切换开关、断路器等所有能够实现电路通断的开关电路、元件、部件、设备、系统等均可实现本专利技术，这些都属于本专利技术的保护范围内。如图2所示，所述开关电路包括机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路。其中，所述开关支路包括机械开关；辅固态开关支路包括一个或多个串联的作为辅固态开关的固态开关，该固态开关为两个晶闸管反向并联而形成的固态开关；所述换流支路包括主固态开关支路和与所述主固态开关支路串联的耦合负压电路。图2中主固态开关、辅固态开关所在的支路以断线表示可以一个固态开关或存在多个串联的固态开关，但并不表示固态开关所在的支路是电气断开的。所述主固态开关支路中作为主固态开关的固态开关包括多个二极管D1、D2、D3、D4、D5和电力电子开关。二极管D1的阴极与电子电力开关的第一端、二极管D2的阴极、二极管D5的阴极连接；二极管D4的阳极电子电力开关的第二端、二极管D3的阳极、二极管D5的阳极连接；二极管D1的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接。可控开关电路还具有与其反并联的二极管D5，为可控提供反向通流能力。在所述电力电子开关接通的情况下，二极管D1、电力电子开关、二极管D3形成一条通路，正向电流从二极管D1的阳极进入该通路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，所述混合式开关电路包括，机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路，所述换流支路包括主固态开关支路和与所述主固态开关支路串联的耦合负压电路，其中，所述辅固态开关支路中的固态开关包括反向并联的电力电子开关；主固态开关支路中的固态开关包括正向电路和反向电路，所述正向电路和所述反向电路共用一个可控开关电路及反并联二极管。

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，所述混合式开关电路包括，机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路，所述换流支路包括主固态开关支路和与所述主固态开关支路串联的耦合负压电路，其中，所述辅固态开关支路中的固态开关包括反向并联的电力电子开关；主固态开关支路中的固态开关包括正向电路和反向电路，所述正向电路和所述反向电路共用一个可控开关电路及反并联二极管。2.根据权利要求1所述的混合式开关电路，其特征在于，所述机械开关支路、所述换流支路、所述辅固态开关支路和所述能量吸收支路并联连接。3.根据权利要求2所述的混合式开关电路，其特征在于，所述可控开关电路包括电力电子开关，其中所述电力电子开关包括但不限于晶闸管、IGBT、IGCT或GTO。4.根据权利要求1所述的混合式开关电路，其特征在于，所述正向电路包括第一二极管、第三二极管，所述第一二极管的阴极与所述可控开关电路的第一端连接，所述第三二极管的阳极与所述可控开关电路的第二端连接；所述反向电路包括第二二极管、第四二极管，所述第二二极管的阴极与所述可控开关电路的第一端连接，所述第四二极管的阳极与所述可控开关电路的第二端连接。5.根据权利要求1所述的混合式开关电路，其特征在于，所述耦合负压电路包括耦合线圈、晶闸管和放电电容。6.根据权利要求5所述的混合式开关电路，其特征在于，所述耦合负压电路的耦合线圈第一绕组位于所述主固态开关支路；所述耦合线圈的第二绕组位于所述放电电容电路，并且所述晶闸管、放电电容与所述第二绕组形成回路。7.根据权利要求5或6所述的混合式开关电路，其特征在于，所述放电电容通过直流电源电路供电。8.根据权利要求1-6任一所述的混合式开关电路，其特征在于，所述机械开关支路包括机械开关；和/或所述主固态开关支路中具有一个固态开关或多个串联的固态开关；和/或所述辅固态开关支路中具有一个固态开关或多个串联的固态开关；和/或所述能量吸收支路包括避雷器。9.一种开关电路控制方法，应用于权利要求1-8任一所述的基于耦合负压电路的混合式开关电路，其特征在于，控制主固态开关支路导通，控制机械支路断开；控制负压电路导通；控制主...

【专利技术属性】
技术研发人员：余占清，曾嵘，屈鲁，黄瑜珑，魏天予，陈政宇，张翔宇，杨超，姚大伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11