[實用新型]一種基于雙開關式的高壓直流斷路器

有效

• 申請號: 201320150895.8
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN203552988U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳燕虎;楊燦軍;張鋒;裴躍飛;李德駿;金波
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本實用新型涉及基于雙開關式的高壓直流斷路器，是高壓直流供電系統通斷控制的關鍵技術。

背景技術

當前直流供電系統應用越來越廣，直流斷路器是直流供電系統的必不可少的關鍵器件，然而，直流系統不具備交流系統過零點的特征，因此在斷開直流負載時，斷路器的觸頭之間的空氣很容易被電離而產生電弧，電壓越高電離現象越明顯，極易損壞觸點并導致繼電器不能斷開負載。因此，當前的直流斷路器主要有應用在低壓（數十伏）的機械式繼電器，和應用在高壓（數千伏以上）的真空開關管，其中，機械式繼電器耐壓較低，真空開關管體積龐大，結構復雜，價格昂貴，兩者作為控制上百伏到上千伏區間的直流的斷路器都不適合。?

發明內容

本實用新型的目的是提出一種體積小，通斷速度快，無漏電流，使用安全可靠的基于雙開關式的高壓直流斷路器。

本實用新型的雙開關式的高壓直流斷路器包括半導體開關管、開關管控制光耦、開關管控制電阻、隔離電源、繼電器控制電阻、繼電器控制光耦和雙刀雙擲繼電器，開關管控制光耦中發光二極管的輸出端與繼電器控制光耦中發光二極管的輸出端相連，開關管控制光耦中發光二極管的輸入端與開關管控制電阻的一端相連，開關管控制電阻的另一端為半導體開關管控制端，繼電器控制光耦中發光二極管的輸入端與繼電器控制電阻的一端相連，繼電器控制電阻的另一端為雙刀雙擲繼電器控制端，開關管控制光耦中晶體管的集電極與隔離電源的一個輸出端及繼電器控制光耦中晶體管的集電極共同相連，開關管控制光耦中晶體管的發射極與半導體開關管的柵極相連，繼電器控制光耦中晶體管的發射極與雙刀雙擲繼電器中的螺線圈的一端相連，螺線圈的另一端與隔離電源的另一個輸出端、半導體開關管的源極以及雙刀雙擲繼電器的一個動觸點相連，雙刀雙擲繼電器的另一個動觸點為直流電源輸入端負極，半導體開關管的漏極為直流電源輸入端正極，雙刀雙擲繼電器一個靜觸點為直流電源輸出端正極，另一個靜觸點為直流電源輸出端負極，隔離電源的一個輸入端接控制電源正極，另一個輸入端接控制電源負極。

本實用新型結合了機械式繼電器電氣隔離的優點和半導體開關管快速通斷數百伏直流的優點，可實現數百伏乃至上千伏直流電流通斷。

本實用新型與傳統的單純的機械式繼電器相比，其具有更高的通斷電壓等級能力，更快的通斷速度和更長的使用壽命；與半導體開關管相比，其可實現電氣隔離，沒有漏電流；與真空開關管相比，其具有更小的體積，更快的通斷速度。因水下環境的直流供電系統要求具有較高電壓通斷能力、沒有漏電流、通斷速度快、體積小、更長的使用壽命等特點，本實用新型所具有的特點很適合應用在水下直流供電系統，可促進水下供電網絡乃至海底觀測網網絡、海洋探測與研究、水下作業等科學技術的發展，具有重大意義。

附圖說明

圖1是基于雙開關式的高壓直流斷路器示意圖。

圖2是斷路器狀態與控制信號的關系圖。

圖中：1、半導體開關管，2、開關管控制光耦，3、開關管控制電阻，4、隔離電源，5、繼電器控制電阻，6、繼電器控制光耦，7、雙刀雙擲繼電器。

具體實施方法

以下結合附圖進一步說明本實用新型。

如圖1所示，基于雙開關式的高壓直流斷路器包括半導體開關管1、開關管控制光耦2、開關管控制電阻3、隔離電源4、繼電器控制電阻5、繼電器控制光耦6和雙刀雙擲繼電器7，開關管控制光耦2中發光二極管的輸出端b與繼電器控制光耦6中發光二極管的輸出端b相連，開關管控制光耦2中發光二極管的輸入端a與開關管控制電阻3的一端相連，開關管控制電阻3的另一端P1為半導體開關管控制端，繼電器控制光耦6中發光二極管的輸入端a與繼電器控制電阻5的一端相連，繼電器控制電阻5的另一端P2為雙刀雙擲繼電器控制端，開關管控制光耦2中晶體管的集電極c與隔離電源4的一個輸出端c及繼電器控制光耦6中晶體管的集電極c共同相連，開關管控制光耦2中晶體管的發射極d與半導體開關管1的柵極g相連，繼電器控制光耦6中晶體管的發射極d與雙刀雙擲繼電器7中的螺線圈的一端相連，螺線圈的另一端與隔離電源4的另一個輸出端d、半導體開關管1的源極s以及雙刀雙擲繼電器7的一個動觸點c相連，雙刀雙擲繼電器7的另一個動觸點d為直流電源輸入端負極，半導體開關管1的漏極d為直流電源輸入端正極，雙刀雙擲繼電器7的一個靜觸點e為直流電源輸出端正極，另一個靜觸點f為直流電源輸出端負極，隔離電源4的一個輸入端a接控制電源正極Vcc，另一個輸入端b接控制電源負極SGND。