一种基于二极管混联桥的固态式开关制造技术

本发明专利技术提出了一种基于二极管混联桥的固态开关电路、自动开关装置及其电源切换保护系统。其中，所述固态开关电路包括正向电路和反向电路，所述正向电路和反向电路均包括可控开关电路及反并联二极管。本发明专利技术的基于二极管混联桥的固态开关电路、自动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，而且结构简洁、性能可靠。

A solid-state switch based on mixed bridge diode

【技术实现步骤摘要】
一种基于二极管混联桥的固态式开关
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于二极管混联桥的固态式开关电路、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简洁可靠而且稳定性高的基于二极管混联桥的固态开关电路、切换开关及其电源切换保护系统。本专利技术提供了一种基于二极管混联桥的固态开关电路，其特征在于，所述固态开关电路包括正向电路和反向电路，所述正向电路和反向电路均包括二极管；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，所述可控开关电路包括电力电子开关。进一步地，所述电力电子开关为晶闸管、IGBT、IGCT或GTO中的任意一种。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。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二极管混联桥的固态开关电路，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二极管混联桥的固态开关电路，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，用于控制所述自动切换开关装置中各个主切换开关和/或备切换开关中开关电路的可控开关支路的通断。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。本专利技术的基于二极管混联桥的固态开关电路、自动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二极管混联桥的固态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二极管混联桥的固态开关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二极管混联桥的固态开关电路。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，所述基于二极管混联桥的固态开关电路包括多个二极管D1、D2、D3、D4、D5和电力电子开关S。二极管D1的阴极与电子电力开关S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S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S接通的情况下，二极管D1、电力电子开关S、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，并从二极管D3的阴极流出；二极管D2、电力电子开关S、二极管D4形成一条通路，反向电流从二极管D2的阳极进入该通路中，并从二极管D4的阴极流出。在所述电力电子开关S断开的情况下，由于二极管的只允许电流单一方向流过的特性，电流无法通过所述基于二极管混联桥的固态开关电路。因此，在断开所述电力电子开关S的情况下，就切断了电流。所述电力电子开关S可以选用晶闸管、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(integratedGateCommutatedThyristors，集成门极换流晶闸管)或GTO(Gate-Turn-OffThyristor，门极可关断晶闸管)等的任意一种。可以通过控制上述电力电子开关S的通断实现基于二极管混联桥的固态开关电路的通断。实施例还提供了一种开关部件，其采用了上述基于二极管混联桥的固态开关电路。该开关部件用于三相交流电系统中，每一相的电路分别采用上述基于耦合负压电路的混合式开关电路。如图3所示，所述开关部件分别在A相、B相、C相中采用了上述基于二极管混联桥的固态开关电路：主切换开关部件中的A相、B相、C相(图中为了与备切换开关的三相线区分，A1、B1、C1来表示A相、B相、C相线)均采用了上述基于二极管混联桥的固态开关电路；备切换开关部件中的A相、B相、C相(图中为了与主切换开关的三相线区分，A2、B2、C2来表示A相、B相、C相线)同样均采用了上述基于二极管混联桥的固态开关电路。如图3所示，实施例还提供了一种自动切换开关装置，所述自动切换开关装置包括两个上述开关部件，其中一个为主切换开关部件、另一个为备切换开关部件。正常工作过程中，所述主切换开关部件导通，实现电源通过所述主切换开关部件向所述负荷提供电流；所述备切换开关部件断开。出现故障需要将供电从主切换开关部件切换到备切换开关部件时，通过上述分闸控制过程断开所述主切换开关部件，并通过上述合闸控制过程接通所述备切换开关部件。本实施例以双电源冗余供电系统来说明上述基于耦合负压电路的混合式自动切换开关装置的控制使用。但是应该明确的是，上述实施例的基于耦合负压电路的混合式自动切换开关装置并不仅限于双电源冗余供电系统，多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二极管混联桥的固态开关电路，其特征在于，所述固态开关电路包括正向电路和反向电路，所述正向电路和反向电路均包括二极管；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】
1.一种基于二极管混联桥的固态开关电路，其特征在于，所述固态开关电路包括正向电路和反向电路，所述正向电路和反向电路均包括二极管；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所述的固态开关电路，其特征在于，所述可控开关电路包括电力电子开关。3.根据权利要求2所述的固态开关电路，其特征在于，所述电力电子开关为晶闸管、IGBT、IGCT或GTO中的任意一种。4.根据权利要求1所述的固态开关电路，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。5.一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权利要求1-4任一所述的基于二极管混联桥的固态...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾嵘，余占清，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