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、切换开关、切换保护系统及其控制方法，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；所述主固态开关支路拓扑为全桥电路，包括电力电子开关/二极管反并联电路和电容，所述电力电子开关/二极管反并联电路与所述电容并联。本发明专利技术的基于耦合负压电路的混合式开关电路、切换开关、切换保护系统具有可靠性高的特点，而且控制方便。

A hybrid switch based on coupled negative voltage circuit

The present invention provides a hybrid switching circuit, coupling circuit switch, vacuum switch protection system and its control method 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 coupled solid state switch negative pressure circuit; the auxiliary power electronic switch solid-state switch solid-state switch including the reverse parallel branch; the main solid state switch topology for full bridge circuit, including power electronic switch / anti parallel diode circuit and a capacitor, the power electronic switch / anti parallel diode circuit and the capacitor. The hybrid switching circuit, switching switch and switching protection system based on the coupled negative voltage circuit have high reliability, and the control is convenient.

【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、切换开关装置及控制方法。
技术介绍
当前有一种自动充电型强制过零高压直流断路器(参见专利CN105186443A)，这种断路器使用了快速开关单元、吸能单元、耦合电抗器单元、换流电容单元和主回路隔离开关单元。如图1所示的自动充电型强制过零高压直流断路器的具体电路图，第一隔离开关K1与快速开关CB、原边绕组L1、第二隔离开关K2依次串联，吸能单元MOV与快速开关CB并联，充电开关K3与换流电容C、副边绕组L2依次串联，且一端与快速开关CB输入端连接，另一端与快速开关CB输出端连接。这种自动充电型强制过零高压直流断路器，预充电设备体积小、换流支路触发开关速度要求低、控制简单，能够开断任一方向的故障电流。但是存在着电路可靠性低，而且不利于开闸/合闸控制，开关较慢。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于耦合负压电路的混合式开关电路、切换开关、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；所述主固态开关支路中的固态开关包括电力电子开关/二极管反并联电路和电容，所述电力电子开关/二极管反并联电路与所述电容并联。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的固态开关只有一个，或所述主固态开关支路中的固态开关具有多个，并且串联连接；和/或所述辅固态开关支路中的固态开关只有一个，或所述辅固态开关支路中的固态开关具有多个，并且串联连接；和/或所述能量吸收支路包括避雷器。进一步地，所述电力电子开关包括但不限于晶闸管、IGBT或IGCT。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，根据如上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、切换开关、保护系统及其控制方法，具有低损耗、控制方便、能够快速切换的特点，而且性能可靠。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示出了现有技术中自动充电型强制过零高压直流断路器结构示意图；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，所述开关电路包括并联连接的机械开关支路、换流支路、辅固态开关支路和能量吸收支路。其中，所述机械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，该固态开关为两个电力电子开关反向并联而形成的固态开关，所述的电力电子开关包括但不限于晶闸管、绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT等，实施例中以晶闸管为例进行说明，但并不限于晶闸管，而是任何电力电子开关均可应用于本专利技术；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，所述主固态开关支路包括一个或多个串联的作为主固态开关的固态开关。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。如图2所示，所述主固态开关支路中的固态开关包括晶闸管/二极管反并联电路和电容，所述晶闸管/二极管反并联电路与所述电容并联。所述主固态开关包括多个可控晶闸管/二极管反并联电路，为了清楚起见，作为示例性地，实施例中以第一可控晶闸管/二极管反并联电路、第二可控晶闸管/二极管反并联电路、第三可控晶闸管/二极管反并联电路、第四可控晶闸管/二极管反并联电路进行区分。第一可控晶闸本文档来自技高网...

【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；所述主固态开关支路中的固态开关包括电力电子开关/二极管反并联电路和电容，所述电力电子开关/二极管反并联电路与所述电容并联。

【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；所述主固态开关支路中的固态开关包括电力电子开关/二极管反并联电路和电容，所述电力电子开关/二极管反并联电路与所述电容并联。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。4.根据权利要求3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。5.根据权利要求3或4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。6.根据权利要求1所述的混合式开关电路，其特征在于，所述机械开关支路包括机械开关；和/或所述主固态开关支路中的固态开关只有一个，或所述主固态开关支路中的固态开关具有多个，并且串联连接；和/或所述辅固态开关支路中的固态开关只有一个，或所述辅固态开关支路中的固态开关具有多个，并且串联连接；和/或所述能量吸收支路包括避雷器。7.根据权利要求1所述的混合式开关电路，其特征在于，所述电力电子开关包括但不限于晶闸管、IGBT或IGCT。8.一种开关电路控制方法，应用于权利要求1-7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。9.根据权利要求8所述的开关电路控制方法，其特征在于，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。10.根据...

【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