一种利用电容灭弧的关断器制造技术

一种利用电容灭弧的关断器，包括光伏发电单元，光伏发电单元至负载之间串联有第一开关，负载并联有电容C1和第三开关，电容C1和第三开关串联，第一开关和电容C1并联有第二开关，第一开关和第二开关连接在光伏发电单元的正极，第三开关连接光伏发电单元的负极，第一开关、第二开关和第三开关连接有驱动控制电路。本实用新型专利技术利用电容对机械断路开关进行灭弧，提高了半导体断路开关的关断速度与可靠性，提升了光伏组串关断时的关断速度与安全性，将机械开关、半导体开关与电容灭弧相结合，进一步减小了电弧的产生，增加了继电器的使用寿命，相比于原有的只使用半导体开关的关断方式来说，显著的降低了导通损耗。显著的降低了导通损耗。显著的降低了导通损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电容灭弧的关断器


[0001]本技术涉及光伏发电
，尤其是一种利用电容灭弧的关断器。

技术介绍

[0002]当前光伏发电技术在新能源中占比越来越高，随着光伏装机容量的不断提高，以及对光伏发电效率的要求的提高，光伏发电的问题逐步显现。目前为了便于光伏发电站施工以及提升光伏发电效率，通常采用的是将若干光伏组件串联成光伏组串，再接入逆变器进行并网发电，但是，光伏组件串联后会产生较高的直流电压，若在光伏组串工作时，直接断开光伏组串与逆变器之间的连接，光伏板产生的直流高压将会引发电弧放电，存在安全隐患。因此，在国外的光伏发电应用中，光伏组件与逆变器之间必须增加可靠的关断装置，常见的为组串关断器，如图1所示，是带有组串关断器的光伏发电系统结构图，为了在紧急情况时，逆变器能够快速地与光伏组串脱开，通常会在逆变器与光伏组串之间串联接入组串关断器，当光伏组串需要与逆变器断开时，断开组串关断器的开关，从而断开整个光伏组串与逆变器之间的电气连接。
[0003]组串关断器常规选用的直流开关的价格较贵，而且关断时引发的长时间的电弧放电将会对触点造成严重损坏，因此，光伏组串相连的隔离开关通常也会注明工作期间不得断开隔离开关。如图2所示，采用半导体开关的组串关断器虽然能够避免拉弧问题，但由于其导通阻抗偏高，使得导通损耗偏大。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以有效避免光伏组串串联的机械开关因紧急关闭导致的长时间拉弧而造成损坏的关断器。
[0005]本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种利用电容灭弧的关断器，包括第一开关，所述第一开关串联有外部的光伏发电单元和负载RL，所述负载RL并联有电容C1和第三开关，电容C1用于灭弧，所述电容C1和第三开关串联，所述第一开关和电容C1并联有第二开关，所述第一开关和第二开关连接在所述光伏发电单元的正极，所述第三开关连接所述光伏发电单元的负极，所述第一开关、第二开关和第三开关连接有驱动控制电路，所述驱动控制电路用于解码外部控制信号，并控制所述第一开关、第二开关和第三开关的导通或关断，充电后的所述电容C1通过所述第一开关、第二开关和第三开关与所述光伏发电单元的母线的断路开关反向并联实现灭弧并提高了半导体开关的关断速度。
[0007]优选的，在本技术第一实施例中，所述第一开关、第二开关和第三开关分别为机械开关K1、机械开关K2和机械开关K3；
[0008]第一实施例中的关断器的动作状态由断开转为导通时的动作步骤为：初始状态下，机械开关K1、机械开关K2和机械开关K3均为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，闭合机械开关K2，至电容C1完成充电，断开机械开关K2，并闭合机械开关
K3，同时，闭合机械开关K1，完成关断器的导通；
[0009]第一实施例中的关断器的动作状态由导通转为断开时的动作步骤为：初始状态下，机械开关K1和机械开关K3均为闭合状态，机械开关K2为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，断开机械开关K3和机械开关K1，并延时T1时段，闭合机械开关K2，光伏发电单元关断后，断开机械开关K2，完成关断器的断开。
[0010]优选的，在本技术的第二实施例中，所述第一开关为半导体开关Q1，所述第二开关、第三开关分别为机械开关K2、机械开关K3，所述电容C1串联有电阻R1，所述电阻R1与半导体开关Q1、负载RL并联；
[0011]第二实施例中的关断器的动作状态由断开转为导通时的动作步骤为：初始状态下，半导体开关Q1、机械开关K2和机械开关K3均为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，导通半导体开关Q1和机械开关K3，完成关断器的导通；
[0012]第二实施例中的关断器的动作状态由导通转为断开时的动作步骤为：初始状态下，半导体开关Q1和机械开关K3均为闭合状态，机械开关K2为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，断开机械开关K3，闭合机械开关K2，光伏发电单元关断后，断开机械开关K2，完成关断器的断开。
[0013]优选的，在本技术的第三实施例中，所述第一开关为半导体开关Q1，所述第二开关、第三开关分别为机械开关K2、机械开关K3，所述电容C1串联有电阻R1，所述电阻R1与半导体开关Q1、负载RL并联，所述电阻R1和电容C1并联有开关K4；
[0014]第三实施例中的关断器的动作状态由导通转为关断时的动作步骤为：初始导通状态下，半导体开关Q1、机械开关K2和开关K4均为导通状态，机械开关K3为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，断开机械开关K2和开关K4，导通机械开关K3对电容C1进行充电，断开机械开关K3，导通机械开关K2，并关闭半导体开关Q1，完成关断器的导通。
[0015]优选的，在本技术的第四实施例中，所述第一开关为半导体开关Q1，所述第二开关和第三开关合并，成为单刀双掷开关K2，所述电容C1串联有电阻R1，所述电阻R1与半导体开关Q1、负载RL并联，所述电阻R1和电容C1并联有开关K4；
[0016]第四实施例中的关断器的动作状态由断开转为导通时的动作步骤为：初始状态下，半导体开关Q1、单刀双掷开关K2和开关K4均为断开状态，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，导通半导体开关Q1和开关K4，单刀双掷开关K2接通触点C，完成关断器的导通；
[0017]第四实施例中的关断器的动作状态由导通转为关断时的动作步骤为：初始导通状态下，半导体开关Q1和开关K4均为导通状态，单刀双掷开关K2连接触点C，驱动控制电路的CTRL接口接收到控制指令，解码后，断开机械开关K4，单刀双掷开关K2接通触点D，对电容C1进行充电，充电完成后，单刀双掷开关K2接通触点C，关闭半导体开关Q1，完成关断器的导通。
[0018]优选的，所述开关K4为半导体开关或机械开关。
[0019]优选的，所述第一开关、第二开关和第三开关为半导体开关或机械开关的一种或多种。
[0020]优选的，所述半导体开关Q1为半控制型开关或全控制型开关，进一步减小了光伏
发电单元的母线串联的开关的电弧放电危险。
[0021]优选的，所述驱动控制电路由模拟电路或数字电路进行执行控制，减少了人为干预，驱动控制电路仅仅为关断器工作提供动作时序和驱动动作，并不要求其具体实现形式。
[0022]本技术的优点和积极效果是：
[0023]相较于传统的单独使用与光伏组串串联的直流开关或半导体开关进行光伏组串关断的方式来说，本技术通过开关K2和K3改变电容C1的接入点，强制改变开关K1两端的电压，使其两端电压存在过零点，从而完成开关K1的灭弧，确保开关K1的可靠关断，利用电容对机械断路开关进行灭弧，也可以提高半导体断路开关的关断速度与可靠性，提高了光伏组串关断时的关断速度与安全性，将机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电容灭弧的关断器，其特征在于：包括第一开关，所述第一开关串联有外部的光伏发电单元和负载RL，所述负载RL并联有电容C1和第三开关，所述电容C1和第三开关串联，所述第一开关和电容C1并联有第二开关，所述第一开关和第二开关连接在所述光伏发电单元的正极，所述第三开关连接所述光伏发电单元的负极，所述第一开关、第二开关和第三开关连接有驱动控制电路，所述驱动控制电路用于解码外部控制信号，并控制所述第一开关、第二开关和第三开关的导通或关断，充电后的所述电容C1通过所述第一开关、第二开关和第三开关与所述光伏发电单元的母线的断路开关反向并联实现灭弧。2.根据权利要求1所述的一种利用电容灭弧的关断器，其特征在于：所述第一开关、第二开关和第三开关分别为机械开关K1、机械开关K2和机械开关K3。3.根据权利要求1所述的一种利用电容灭弧的关断器，其特征在于：所述第一开关为半导体开关Q1，所述第二开关、第三开关分别为机械开关K2、机械开关K3，所述电容C1串联有电阻R1，所述电阻R1与半导体开关Q1、负载RL并联。4.根据权利要求1所述的一种利用电容灭...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一鸣，陈泓涛，刘保颂，许颇，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：