一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路，包括控制电路，控制电路的信号输入端接收外部触发信号，控制电路的信号输出端通过驱动电路与脉冲放电回路相连，所述的脉冲放电回路由电解电容C、开关管V1、开关管V2、二极管D1、二极管D2和电感L组成，充电电路对脉冲放电回路充电。本实用新型专利技术采用电解电容C作为长期可靠的储能元件，解决了放电结束时在电解电容C上形成反向电压的问题，提高了电路元件及整体电路的长期可靠性。同时，该实用新型专利技术所提出的放电电路具有能量回收特性，进行大量推广应用时节能效果明显。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种触发电路，尤其是一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发 电路。
技术介绍
在铁路、城市轨道交通直流馈线牵引电源、牵引车辆中所使用的高速直流断路器， 需要在故障条件下能够对故障回路进行迅速分断保护。除了断路器自身具有检测故障电流 并自动分断功能以外，还具有间接脱扣的功能。当系统检测到故障信号，对断路器的脱扣线 圈施加一个脱扣脉冲，可以获得比断路器自身检测故障并保护动作更快的分断保护，负责 产生脱扣脉冲的电路就是间接脱扣触发电路。在以往的间接脱扣触发电路的设计中，通常采用电容器进行充电储能，在储能电 容充电至一定电压后使用可以通过大电流的可控硅(SCR)作为放电开关，对脱扣线圈进行 触发放电，以获得相应的脉冲电流输出。基于该技术方案的脱扣触发电路，在放电过程结束 以后会因为感性负载反向电动势的存在，在储能电容上形成反向电压。而反向电压的工作 条件将影响到某些类型电容器的稳定工作。因此在该场合条件下要求储能电容具备实现大 能量储能、可以进行大电流脉冲放电，又能够承受反向工作电压等三个关键特性。在通常设计过程中，通过以下两种途径解决该问题第一，采用可以承受反向电压的无极性电容作为储能电容，按照目前的器件发展 水平仅薄膜电容器比较合适。然而薄膜电容器的比能(储能密度)较低，相同储能条件下电 容的体积大很多。与目前的市场上常见的电解电容器相比，相同储能条件下的薄膜电容器 体积约大10倍或者更多。第二，采用电解电容作为储能电容。然而由于电解电容是单极性电容，需要用大容 量二极管对反向电压进行箝位。该方法可以使用体积较小的电解电容作为储能电容，但是 由于二极管自身导通压降的存在，在输出脉冲结束时仍有微弱反向电压存在。该微弱反向 电压的存在不利于电解电容长期、可靠地工作。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种采用电解电容作为储能元件、在放电结束时能够 避免在电解电容上形成反向电压、节能效果明显的用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案一种用于高速直流断路器的 间接脱扣触发电路，包括控制电路，控制电路的信号输入端接收外部触发信号，控制电路的 信号输出端通过驱动电路与脉冲放电回路相连，所述的脉冲放电回路由电解电容C、开关管 VI、开关管V2、二极管D1、二极管D2和脱扣线圈L组成，充电电路对脉冲放电回路充电。由上述技术方案可知，本技术采用电解电容C作为长期可靠的储能元件，解 决了放电结束时在电解电容C上形成反向电压的问题，提高了电路元件及整体电路的长期可靠性。同时，该技术所提出的放电电路具有能量回收特性，进行大量推广应用时节能 效果明显。附图说明图1是本技术的电路框图；图2是本技术的电路原理图；图3是放电阶段I时，回路中的电流波形图；图4是放电阶段II时，回路中的电流波形图。具体实施方式一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路，包括控制电路2，控制电路2的信 号输入端接收外部触发信号，控制电路2的信号输出端通过驱动电路3与脉冲放电回路4 相连，所述的脉冲放电回路4由电解电容C、开关管VI、开关管V2、二极管D1、二极管D2和 脱扣线圈L组成，充电电路1对脉冲放电回路4充电，如图1、2所示。如图1、2所示，所述的电解电容C采用一个电解电容或多个并联的电解电容，所述 的开关管V1、V2均采用IGBT晶体管。对于大容量的电容负载，充电电路1采用具有抗短路 特性的恒流充电电路，开关管VI、V2也可以选用功率绝缘栅场效应管M0SFET、开关容量更 大的可关断晶闸管GT0、集成门极换流晶闸管IGCT等全控器件，二极管Dl、D2选用容量大 于电路要求的脉冲输出电流的二极管即可。根据脉冲需求选择额定电压及容量的适合的电 解电容，如果需求容量较大或者输出脉冲电流较高可采用多只电解电容并联工作。如图1、2所示，所述的电解电容C跨接在充电电路1上，电解电容C的一端与开关 管Vl的集电极相连，开关管Vl的发射极分别与脱扣线圈L和二极管Dl的阴极相连，脱扣 线圈L的另一端分别与二极管D2的阳极和开关管V2的集电极相连，所述的驱动电路3的 信号输出端分别与开关管V1、V2的栅极相连，所述的二极管Dl的阳极分别与电解电容C和 开关管V2的发射极相连，开关管Vl的集电极与二极管D2的阴极相连。在放电阶段I，即放电开始时，控制电路2接收到外部的触发信号并发出控制信号 至驱动电路3，并通过驱动电路3驱动开关管V1、V2，使开关管V1、V2同时导通。开关管VI、 V2进入导通状态以后形成电流通路I 电解电容C_>开关管Vl—〉脱扣线圈L_>开关管 V2->电解电容C，该电流通路I构成放电回路进行放电，该阶段回路中电流波形如图3所示在放电阶段II，由于控制电路2给出的控制信号宽度等于脉冲放电回路4从零达 到电流峰值的时间，因此，当脉冲放电电流达最大时，控制电路2通过驱动电路3控制开关 管V1、V2同时关断，此时电流通路I因为开关管V1、V2的同时关断而中断。当脉冲放电回 路4输出负载以感性为主时，输出放电脉冲的脉冲宽度主要由电解电容C和脱扣线圈L共 同决定，脉冲放电回路4可以简化为一个LC 二阶放电回路。此时可将控制电路2输出控制 信号的宽度确定为LC二阶放电回路周期的1/4，这样当开关管V1、V2同时关断时，脉冲放电 回路4的输出电流恰好处于峰值点，而电解电容C上的电压恰好放到0V。然而由于感性负 载——脱扣线圈L的存在，通过脱扣线圈L的电流无法突然减少至零，因此会通过脉冲放电 回路4中的二极管Dl、D2形成电流通路II 脱扣线圈L_> 二极管D2—〉电解电容C_> 二极管Dl—〉脱扣线圈L，该阶段回路中电流波形如图4所示。当脱扣线圈L的电流减小至0 以后，由于电流通路I此时已关断并且电流通路II的单向导电性，电流将不再发生流动，放 电过程结束。在放电结束的同时，脱扣线圈L中的残余能量通过电流通路II对电解电容C进行 正向充电，可以使脱扣线圈L在脉冲放电后的剩余能量得到回收，并重新存储于电解电容C 中。在脉冲放电回路4下次工作前，仅需要对电解电容C进行部分充电即可达到脉冲输出 的能量要求，节能的效果明显。电解电容C上的电压变化曲线见附图10。本技术可使用比能(储能密度)较高的电解电容C作为储能电容，相同储能条 件下可以最大程度的减小电路体积。同时在整个放电过程中电解电容C上绝对不出现反向 电压，可以避免使用大功率续流二极管对电解电容C进行箝位保护。既提高了电解电容C 的可靠性和使用寿命，又进一步减小了电路体积，使脉冲放电回路可以适用于更多的脉冲 应用场合。权利要求1.一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路，包括控制电路(2)，其特征在于控 制电路(2)的信号输入端接收外部触发信号，控制电路(2)的信号输出端通过驱动电路(3) 与脉冲放电回路(4)相连，所述的脉冲放电回路(4)由电解电容C、开关管VI、开关管V2、二 极管D1、二极管D2和脱扣线圈L组成，充电电路(1)对脉冲放电回路(4)充电。2.根据权利要求1所述的用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路，其特征在于所 述的充电电路(1)为恒流充电电路。3.根据权利要求1所述的用于高本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于高速直流断路器的间接脱扣触发电路，包括控制电路（２），其特征在于：控制电路（２）的信号输入端接收外部触发信号，控制电路（２）的信号输出端通过驱动电路（３）与脉冲放电回路（４）相连，所述的脉冲放电回路（４）由电解电容Ｃ、开关管Ｖ１、开关管Ｖ２、二极管Ｄ１、二极管Ｄ２和脱扣线圈Ｌ组成，充电电路（１）对脉冲放电回路（４）充电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，崔斌，曹江洪，
申请(专利权)人：上海容昱电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31