[發(fā)明專利]半控件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510067606.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104682549B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫毅彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 孫毅彪
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種半控件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置(DCS)，其特征是，由控制器A、機(jī)械主開(kāi)關(guān)(有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))K、電力電子主開(kāi)關(guān)(無(wú)觸點(diǎn)主開(kāi)關(guān))T1及其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路構(gòu)成，其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路由二極管D、電力電子控制開(kāi)關(guān)(無(wú)觸點(diǎn)控制開(kāi)關(guān))T2、電壓源E、電容C構(gòu)成，K和T1并聯(lián)構(gòu)成直流開(kāi)關(guān)雙通道，連接于直流應(yīng)急電源(E02)和直流輸出負(fù)載(OUT)之間，通過(guò)A的智能控制保證：應(yīng)急電源投入時(shí)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)通道先通而機(jī)械開(kāi)關(guān)通道后通，應(yīng)急電源退出時(shí)機(jī)械開(kāi)關(guān)通道先斷而無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)通道后斷，從而避免直流電路帶載通斷時(shí)發(fā)生電弧，又通過(guò)T2的適時(shí)導(dǎo)通解決半控件T1不能帶載關(guān)斷直流的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及大功率直流開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，特別是涉及中壓(U＞500V)和高壓(U＞1000V)大功率直流開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，主要針對(duì)大功率直流開(kāi)關(guān)通斷瞬間的防電弧技術(shù)和對(duì)半控件無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的直流帶載關(guān)斷技術(shù)。

背景技術(shù)

眾所周知：各類直流機(jī)械開(kāi)關(guān)(有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))在帶載接通前的瞬間和剛剛帶載斷開(kāi)的瞬間所形成的電弧都是觸點(diǎn)兩端電壓所形成的電場(chǎng)擊穿空氣(電離)造成的，若觸點(diǎn)兩端在接通前和斷開(kāi)后的瞬間無(wú)電壓則不會(huì)有電弧發(fā)生。而在近年來(lái)興起的各類直流供電系統(tǒng)中，運(yùn)行中不允許中斷直流供電的負(fù)載(如地鐵、有軌和無(wú)軌電車、電動(dòng)列車、應(yīng)急電源的逆變器等)愈來(lái)愈多，這些負(fù)載在正常情況下由直流工作電源(附圖中的E01)供電，在直流工作電源突然因故停電時(shí)則應(yīng)急工作電源(附圖中的E02)必須瞬間接替工作電源繼續(xù)向負(fù)載供電，而應(yīng)急電源接通前的瞬間，其主觸點(diǎn)的入、出兩端存在額定電壓，因此其接通過(guò)程難免產(chǎn)生嚴(yán)重電弧，同理，主觸點(diǎn)在帶載斷開(kāi)應(yīng)急電源(緊急需要)時(shí)，其兩端在斷開(kāi)瞬間也會(huì)因電壓的存在而產(chǎn)生嚴(yán)重的電弧，為避免電弧引發(fā)惡性事故和毀壞開(kāi)關(guān)裝置，用于直流主回路通斷的開(kāi)關(guān)裝置必須考慮滅弧措施，這就引起直流開(kāi)關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大和成本大大提高。大功率電力電子開(kāi)關(guān)(即無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))器件和模塊問(wèn)世后，由于其導(dǎo)通是擴(kuò)散的結(jié)果而關(guān)斷(截止)是停止擴(kuò)散的結(jié)果，其過(guò)程中不產(chǎn)生電弧，所以人們?cè)?jīng)試圖采用此類無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)代替各類機(jī)械開(kāi)關(guān)，但電力電子開(kāi)關(guān)大功率持續(xù)在線工作所造成的大量損耗又能形成嚴(yán)重的熱隱患，給系統(tǒng)設(shè)備的安全和可靠造成嚴(yán)重威脅，且半控型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(晶閘管類)不能帶載關(guān)斷直流，全控型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的控制極耐受干擾信號(hào)的能力較差，容易出現(xiàn)誤動(dòng)作，影響系統(tǒng)可靠性和安全性，因此，電力電子開(kāi)關(guān)無(wú)法替代有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)在線工作，大功率帶載通斷直流電路一直成為直流開(kāi)關(guān)領(lǐng)域內(nèi)棘手的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的問(wèn)題是，針對(duì)大功率直流電路帶載通斷所存在的滅弧難題提供一種無(wú)電弧型大功率直流母線接觸裝置，又針對(duì)半控型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)不能關(guān)斷直流的難題提供一種動(dòng)態(tài)反偏置電路，使半控型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)可以關(guān)斷直流，還通過(guò)智能控制來(lái)保證無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)通道只在應(yīng)急直流電源投入或退出瞬間獨(dú)立承載負(fù)荷電流而其他時(shí)間不獨(dú)立承載電流，其基本結(jié)構(gòu)是：由機(jī)械開(kāi)關(guān)(有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))和電力電子開(kāi)關(guān)(無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān))聯(lián)合構(gòu)成直流應(yīng)急電源輸出的雙通道，連接于直流應(yīng)急電源E02和直流輸出母線M+之間。

根據(jù)雙通道結(jié)構(gòu)中無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的不同選擇和用法，無(wú)電弧型大功率直流母線接觸裝置可以分為半控件(無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件的控制極只對(duì)導(dǎo)通起作用而對(duì)截止不起作用)、全控件(無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的控制極即能控制導(dǎo)通也能控制截止)和復(fù)合件(無(wú)觸點(diǎn)主開(kāi)關(guān)為半控型器件而無(wú)觸點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)為全控器型器件)三種類型，本專利所述的是半控件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置(即附圖3中的“DCS”)，其特征在于：由控制器A、有觸點(diǎn)主開(kāi)關(guān)K、無(wú)觸點(diǎn)主 開(kāi)關(guān)T1及其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路構(gòu)成，其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路由無(wú)觸點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)T2、電壓源E、電容C及二極管D構(gòu)成。T1的正極與K主觸點(diǎn)的入端連接后直接與應(yīng)急直流電源E02的正極母線(2M+)相接，T1的負(fù)極與K主觸點(diǎn)的出端、T2的負(fù)極、D的正極及直流輸出母線的正極(M+)共點(diǎn)連接，二極管D的負(fù)極接電容C的正極和電壓源E的負(fù)極，電壓源E的正極接T2的正極，C的負(fù)極連直流輸出母線的負(fù)極(M-)。T1和T2的控制極接控制器A，A還連接K的控制線圈、工作電源監(jiān)測(cè)儀表V和輸出負(fù)載。