[發明專利]一種中高壓串聯電子開關

有效

• 申請號: 201210152432.5
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102710244A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 翁洪杰;姚佳;徐柏榆;陳蓓蓓;朱良合
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種電子開關，尤其是涉及一種應用于中高電壓電力系統的新型電子開關。?

背景技術

隨著精細化工及高新技術產業的不斷發展，用戶對電能質量的需求呈現了不同的層次，電能質量問題對敏感負荷的影響巨大。電壓、頻率、波形是衡量電能質量的標準，超出一定范圍的頻率或電壓偏差或波形的畸變，都會對電力用戶以及電網的安全、經濟運行等帶來不良的影響。電壓跌落及電壓短時中斷故障占所有電能質量問題的90%左右。當電壓低于額定值的90％時，敏感負載的運行將受影響，帶來巨大的安全隱患和經濟損失。因此，治理電壓跌落及電壓短時中斷，改善電能質量具有極其重要的作用和長遠的意義。?

開關器件作為開關電路的重要部分，長久以來都是電力裝置研究的重要課題。傳統的機械開關經過長時間的研究應用，從低電壓等級到高電壓等級應用已非常廣泛。機械開關導通穩定，帶負載能力強。機械開關的缺點非常明顯，首先需要很大的滅弧裝置，使開關的體積一般都較大，其次開斷速度受機械動作部分速度的限制，另外機械開關電氣壽命受到開斷次數的限制。因此難以滿足一些電力用戶對電能質量的要求。隨著電力電子器件技術的發展，可控電力電子器件的切換速度越來越快，耐壓水平越來越高，電流越來越大。以此取代機械開關，用作電力系統的開關，可以達到毫秒級的切換速度，適合用于一些對電能質量要求嚴格的敏感用戶。目前這一技術在低壓場合已經得到廣泛應用。但在中高壓場合例如10KV時相關產品較少。?

對于中高壓應用場合例如10KV時，由于單一器件耐壓等級無法達到要求，因此必須采用串聯或級聯的結構。由于電力電子器件的靜態特性和動態參數不完全相同，因此串聯使用時，可能出現器件誤導通或反相擊穿等問題。?

以晶閘管為例，在閉鎖狀態下，晶閘管的漏電流特性不同，串聯后承受的電壓也不同；在晶閘管關斷過程中，反向恢復電荷的差異也可能造成閥內部電壓分布不均。因此在晶閘管串聯時，即使同時發出晶閘管控制信號，各個晶閘管動作也可能不一致。后閉合的晶閘管會承受更多的系統電壓，導致過壓損毀。因此需要選擇合適的阻容回路參數，來實現中高壓串聯晶閘管閥換流時的動態均壓功能。各種研究表明，動態均壓電路中的電容選取的越大，電阻選取的越小，其對浪涌電壓吸收能力越強，且響應越快。但反之，電容越大，阻容支路的功耗也越大，電阻越小，電容放電時的電流沖擊也就越大，在設計上很難兩全。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就在于提供一種吸收電流浪涌能力強響應迅速且電流沖擊較小的中高壓串聯電子開關。?

解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：?

一種中高壓串聯電子開關，包括主電力電子開關模塊和基本動態均壓阻容支路，所述的基本動態均壓阻容支路由無極性電容（C1）和電阻（R1）串聯組成，其特征是：還設有H橋二極管整流模塊、附屬動態均壓阻容支路、放電電阻以及浪涌吸收模塊，所述的H橋二極管整流模塊由四只二極管（VT1、VT2、VT3、VT4）組成，所述的H橋二極管整流模塊的輸入端與基本動態均壓阻容支路相連、輸出端與附屬動態均壓阻容支路相連，附屬動態均壓阻容支路兩端還并聯有浪涌吸收模塊（MOV），所述的附屬動態均壓阻容支路由電容（C2）和限流電阻（R2）串聯組成，所述的附屬動態均壓阻容支路的電容C2）兩端還并聯了放電電阻（Rp）。

所述的電容(C2)為有極性的電解電容或無極性的電容。?

所述的附屬動態均壓阻容支路的放電電阻（Rp）支路上還串聯有可控電子開關（K）。?

所述的主電力電子開關模塊的可控電力電子開關T1是普通晶閘管或門極可關斷晶閘管GTO、電力晶體管GTR，電力場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管。?

本發明可應用在固態電子開關或其他基于串聯電力電子開關拓撲的電氣設備中，固態開關原理如下:主供電源和備供電源通過固態電子轉換開關分別接到負載上，系統平時在主供電源側運行，當其出現電壓跌落時，系統自動通過固態電子轉換開關把負載投切到備用電源上。當主側電源正常時，再自動切換回主側電源，從而實現電能質量有效的控制。?