一种混合式断路器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种混合式断路器。该混合式断路器包括连接于电源与负载之间的机械开关以及与该机械开关并联的电流转移支路，所述电流转移支路包含一个用于控制电流转移支路通断的可控半导体功率器件；所述混合式断路器还包括第一、第二吸能电路；第一吸能电路用于抑制所述可控半导体功率器件在关断时产生的高电压；第二吸能电路为单向导通电路，用于吸收电源与负载断开过程中储存于负载中的能量；第一吸能电路的导通电压阈值大于电源的最大电压，第二吸能电路的导通电压阈值小于第一吸能电路的导通电压阈值且两者的差值大于电源的最大电压。相比现有技术，本实用新型专利技术在提高了断路器安全性的同时还不会影响断路器的分断时间。分断时间。分断时间。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式断路器


[0001]本技术属于低压电气
，具体涉及一种混合式断路器。

技术介绍

[0002]在供电系统中，断路器作为保护器件，应用已经非常普遍。目前，大部分的直流断路器为机械式断路器，其具有可靠性高、短时过载能力强、体积小、价格便宜等许多优点。断路器灭弧方式通常有两种：一种是常规开闭，利用触头把电弧轴向拉开，同时导电回路产生磁场，使电弧弯曲拉伸，沿垂直于弧轴的方向拉长电弧，不仅使电弧长度增加，还使其产生横向运动，受到空气冷却达到灭弧效果；另一种是电弧在自身电动力或磁吹线圈的磁场影响下，被磁力拉入灭弧罩内使电弧迅速熄灭。上述灭弧方式在分断时会产生强烈的电弧，会严重地灼烧触头，从而大大降低断路器的寿命。
[0003]为了解决分断问题，基于半导体器件的发展，出现了以纯半导体功率器件组成的固态断路器以及由机械开关和半导体功率器件组合而成的混合式断路器。在固态断路器以及混合式断路器中，电流的分断主要依靠半导体功率器件。半导体功率器件的优点是分断速度极快，且分断过程中不会产生电弧。但是，由于半导体功率器件分断速度太快，分断过程中电路中电流变化非常剧烈，线路中的杂散电感会在半导体功率器件两端产生很高的尖峰电压，该电压会远超半导体功率器件的安全工作电压，因此需要在半导体功率器件两端增加吸能电路，以保护器件的安全。该吸能电路除了抑制吸收过电压外，还有限流并阻断断流的作用。理论上，依靠该吸能电路，可以使半导体功率器件安全地实现电流的分断。但在实际中，存在着各种各样的负载，尤其是一些含有较大感性的负载。当发生短路后，该部分感性负载中会存储很大的电能，该部分电能在半导体功率器件关断后，也要依靠吸能电路吸收，这会导致：(1)由于该部分电能会很大，可能会超出吸能电路的限压吸收能力，影响半导体功率器件的安全；(2)负载中大能量的耗散需要较长时间，会延长断路器的分断时间。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种混合式断路器，利用一个吸能电路对电流转移支路中的可控半导体功率器件在关断时产生的高电压进行抑制，利用另一个吸能电路对负载中存储的较大的能量进行自续流耗散，在提高了断路器安全性的同时还不会影响断路器的分断时间。
[0005]本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0006]一种混合式断路器，包括连接于电源与负载之间的机械开关以及与该机械开关并联的电流转移支路，所述电流转移支路包含一个用于控制电流转移支路通断的可控半导体功率器件；所述混合式断路器还包括第一吸能电路和第二吸能电路；所述第一吸能电路用于抑制所述可控半导体功率器件在关断时产生的高电压；所述第二吸能电路为单向导通电路，用于吸收电源与负载断开过程中储存于负载中的能量；所述第一吸能电路的导通电压阈值大于电源的最大电压，第二吸能电路的导通电压阈值小于第一吸能电路的导通电压阈
值且两者的差值大于电源的最大电压。
[0007]作为其中一个优选方案，所述混合式断路器为具有一个正输入端、一个正输出端以及一个输入输出共用的负输入输出端的直流断路器；所述电流转移支路包括一个桥式电路和所述可控半导体功率器件，桥式电路的两个交流端分别连接所述混合式断路器的正输入端、正输出端，可控半导体功率器件接在桥式电路的两个直流端之间；所述第一吸能电路为与所述可控半导体功率器件并联的第一吸能器件；所述第二吸能电路为第二吸能器件，第二吸能器件的一端连接所述混合式断路器的负输入输出端，第二吸能器件的另一端连接所述桥式电路的直流负端。
[0008]作为其中第二个优选方案，所述混合式断路器为具有一个正输入端、一个正输出端以及一个输入输出共用的负输入输出端的直流断路器；所述电流转移支路由与所述机械开关并联的所述可控半导体功率器件构成；所述第一吸能电路为与所述可控半导体功率器件并联的第一吸能器件；所述第二吸能电路为由第二吸能器件和一个二极管串联而成的串联电路，该串联电路接在所述混合式断路器的正输出端和负输入输出端之间，所述二极管的导通方向由所述混合式断路器的负输入输出端指向所述混合式断路器的正输出端。
[0009]作为其中第三个优选方案，所述混合式断路器为交流断路器；所述电流转移支路包括一个桥式电路和所述可控半导体功率器件，桥式电路的两个交流端分别连接所述机械开关的两端，可控半导体功率器件接在桥式电路的两个直流端之间；所述第一吸能电路为与所述可控半导体功率器件并联的第一吸能器件；所述第二吸能电路由一个半控整流桥和第二吸能器件组成，半控整流桥的两个输入端分别连接负载的两端，第二吸能器件的两端分别连接半控整流桥的两个输出端。
[0010]优选地，所述第一吸能器件和/或第二吸能器件为以下吸能元件中的一个或复数个组合：压敏电阻、氧化锌阀片组成的MOV、避雷器。
[0011]优选地，所述可控半导体功率器件为以下器件中的任意一种：IGBT、晶闸管、GTO。
[0012]相比现有技术，本技术具有以下有益效果：
[0013]本技术将电流转移支路中的半导体功率器件关断产生的能量耗散与负载存储的较大能量耗散分为独立的两个过程，设置两个独立的吸能电路分别处理这两个过程，由于电流转移支路中的半导体功率器件关断产生的能量相对较小，与其对应的吸能电路能在很短时间内将该部分能量吸收，实现断路器的快速分断，而负载中存储的较大的能量则通过另一吸能电路进行自续流耗散，在提高了断路器安全性的同时还不会影响断路器的分断时间。
附图说明
[0014]图1为本技术第一个实施例的电路结构原理示意图；
[0015]图2为本技术第二个实施例的电路结构原理示意图；
[0016]图3为本技术第三个实施例的电路结构原理示意图。
具体实施方式
[0017]针对现有技术难以有效处理感性负载所产生电能的耗散问题的不足，本技术的解决思路是将电流转移支路中的半导体功率器件关断产生的能量耗散与负载存储的较
大能量耗散分为独立的两个过程，设置两个独立的吸能电路分别处理这两个过程，由于电流转移支路中的半导体功率器件关断产生的能量相对较小，与其对应的吸能电路能在很短时间内将该部分能量吸收，实现断路器的快速分断，而负载中存储的较大的能量则通过另一吸能电路进行自续流耗散，在提高了断路器安全性的同时还不会影响断路器的分断时间。
[0018]本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0019]一种混合式断路器，包括连接于电源与负载之间的机械开关以及与该机械开关并联的电流转移支路，所述电流转移支路包含一个用于控制电流转移支路通断的可控半导体功率器件；所述混合式断路器还包括第一吸能电路和第二吸能电路；所述第一吸能电路用于抑制所述可控半导体功率器件在关断时产生的高电压；所述第二吸能电路为单向导通电路，用于吸收电源与负载断开过程中储存于负载中的能量；所述第一吸能电路的导通电压阈值大于电源的最大电压，第二吸能电路的导通电压阈值小于第一吸能电路的导通电压阈值且两者的差值大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合式断路器，包括连接于电源与负载之间的机械开关以及与该机械开关并联的电流转移支路，所述电流转移支路包含一个用于控制电流转移支路通断的可控半导体功率器件；其特征在于，所述混合式断路器还包括第一吸能电路和第二吸能电路；所述第一吸能电路用于抑制所述可控半导体功率器件在关断时产生的高电压；所述第二吸能电路为单向导通电路，用于吸收电源与负载断开过程中储存于负载中的能量；所述第一吸能电路的导通电压阈值大于电源的最大电压，第二吸能电路的导通电压阈值小于第一吸能电路的导通电压阈值且两者的差值大于电源的最大电压。2.如权利要求1所述混合式断路器，其特征在于，所述混合式断路器为具有一个正输入端、一个正输出端以及一个输入输出共用的负输入输出端的直流断路器；所述电流转移支路包括一个桥式电路和所述可控半导体功率器件，桥式电路的两个交流端分别连接所述混合式断路器的正输入端、正输出端，可控半导体功率器件接在桥式电路的两个直流端之间；所述第一吸能电路为与所述可控半导体功率器件并联的第一吸能器件；所述第二吸能电路为第二吸能器件，第二吸能器件的一端连接所述混合式断路器的负输入输出端，第二吸能器件的另一端连接所述桥式电路的直流负端。3.如权利要求2所述混合式断路器，其特征在于，所述第一吸能器件和/或第二吸能器件为以下吸能元件中的一个或复数个组合：压敏电阻、氧化锌阀片组成的MOV、避雷器。4.如权利要求1所述混合式断路器，其特征在于，所述混合式断路器为具有一个正输入端、一个正输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪雪峰，李志鹏，徐胜，
申请(专利权)人：常熟开关制造有限公司原常熟开关厂，
类型：新型
国别省市：