[發明專利]一種無電弧放電的直流高壓開關

在審

• 申請號: 201510334898.0
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104952664A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 朱炬;朱文星;張濟民;劉家鼎;趙鵬;王聚博;李小麗;李佳林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所;中電投科學技術研究院有限公司
• 主分類號: H01H33/59
• 分類號: H01H33/59
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及光伏電站中應用的直流高壓開關裝置，具體是一種無電弧放電的直流高壓開關。

背景技術

????通常的高壓開關一般是針對交流電進行開關切換，多采用繼電器進行開關控制。由于開關兩端壓差較大，很容易產生電弧放電及對后端連接電器的沖擊。而直流高壓開關更容易出現電弧放電現象，且很難做到較高的開關電壓，一般繼電器形式的直流開關的電壓只能做到100V左右，且價格成本較高。本發明主要應用在光伏電站之中，不光電壓較高，電流也較大，能達到10A，一般的電子器件由于導通內阻較大，在高壓下無法承受較大通過電流，繼電器雖然導通阻抗低，但電弧放電現象又較為嚴重，很容易在高壓下造成損壞，因此需要設計一種合理的開關裝置，既能通過較大電流，又能避免電弧放電現象，提高開關的可靠性。

發明內容????本發明的目的是提供一種無電弧放電的直流高壓開關，以解決現有技術存在的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種無電弧放電的直流高壓開關，其特征在于：包括單片機、MOS管，MOS管的柵極、漏極與源極通過MOS管驅動電路分別接入單片機的IO口，且MOS管的漏極與源極分別通過繼電器的驅動電路與繼電器連接；當外部傳來開關導通命令時，單片機通過通訊端口接收導通命令，然后通過單片機的IO口控制MOS管驅動電路接通MOS管的漏極和源極飽和導通，接著單片機延時2mS，向繼電器的驅動電路發送控制信號使繼電器在兩端極低壓差的情況下導通，然后再關閉MOS管，在單片機收到斷開命令后，控制MOS管導通，延時幾mS確保導通后，再關斷繼電器，再延時幾mS確保繼電器斷開后控制MOS管斷開，從而實現了無電弧放電的直流高壓開關。

本發明將功率MOS管與低壓繼電器并聯作為開關使用。利用功率MOS管作為開關切換動作的控制者，由于MOS管的關斷與導通沒有機械器件，可保障開關的瞬間無電弧放電，開關吸合后，立即切換到低壓繼電器導通，由于繼電器阻抗低于MOS管，這時電流通過繼電器，確保MOS管不會在大通過電流下損壞。斷開時，先斷開繼電器，立刻再斷開MOS管，就確保了開關過程不會發生電弧放電現象。

本發明的有益效果是，使用較低成本實現了直流高壓開關，并提高了設備的可靠性，避免了開關的電弧放電現象。

附圖說明

圖1為本發明電路原理圖。

具體實施方式

參見圖1所示，選擇耐壓值超過1000V，并能夠在10mS內通過10A以上電流的功率MOS管。設計MOS管與繼電器的相應驅動電路，利用單片機實現功能控制和外部控制接口。當外部傳來開關導通命令時，可以通過單片機的通訊端口接收導通命令，然后通過單片機的IO口控制MOS管驅動電路接通MOS管的DS端飽和導通。然后通過單片機延時2mS，向繼電器的驅動電路送控制信號使繼電器在兩端極低壓差的情況下導通，不會產生機械部件電氣間隙導致的放電，然后再關閉MOS管。在單片機收到斷開命令后，控制MOS管導通，延時幾mS確保導通后，再關斷繼電器，再延時幾mS確保繼電器斷開后控制MOS管斷開。從而實現了無電弧放電的直流高壓開關設計。

本發明應用環境是在光伏電站中，由于電站的光伏陣列中光伏組串兩端存在接近1000V的直流高壓，組串的電流最大至10A。由于要將光伏組串或光伏組件從陣列中短時隔離出來，在開關切換的一瞬，開關兩端電壓接近1000V。本發明的設計既要滿足開關導通時有足夠小的導通阻抗，又要確保開關吸合及斷開時不發生電弧放電現象。