[發(fā)明專利]用于直流配電系統(tǒng)的含軟起動和保護功能的混合式開關(guān)

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• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109861194A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 葉陽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海泓語電氣技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H3/087;H02J13/00
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明

本發(fā)明公開了一種用于直流配電系統(tǒng)的含軟起動和保護功能的混合式開關(guān)，包括依次相連的保護電路(100)、主開關(guān)電路(200)、與主開關(guān)電路(200)并聯(lián)的軟起動電路(300)、電流采集電路(400)和用于監(jiān)控并保存保護電路(100)、主開關(guān)電路(200)、軟起動電路(300)、電流采集電路(400)的工作狀態(tài)信息的智能控制電路(500)，其中主開關(guān)電路(200)包括主開關(guān)，主開關(guān)為直流斷路器(D1)，軟起動電路(300)包括軟起動開關(guān)和軟起動電阻，其中軟起動開關(guān)(Qs)為半導體開關(guān)。本發(fā)明提供的混合式開關(guān)能夠大幅提高直流配電系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的故障率，降低系統(tǒng)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種用于直流配電系統(tǒng)的含軟起動和保護功能的混合式開關(guān)。

背景技術(shù)

隨著直流供電系統(tǒng)應用的普及，直流配電保護開關(guān)的需求量越來越大，當前常用的有機械式開關(guān)，如直流斷路器、直流接觸器等。但是在實際應用過程中，由于在直流系統(tǒng)中電源側(cè)和負載側(cè)都有較大的電容，在開關(guān)閉合瞬間，由于電容的充放電，會引起非常大的沖擊電流，這一特點與交流系統(tǒng)不同，沖擊電流峰值往往會遠遠超出開關(guān)元件的額定值，這樣嚴重影響開關(guān)元件的使用壽命，造成故障率高；另外與交流系統(tǒng)不同，直流系統(tǒng)沒有周期性的過零點，造成開關(guān)關(guān)斷時難以滅弧，這樣開關(guān)的設計復雜程度提高，造成開關(guān)價格比交流開關(guān)昂貴得多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了同時克服現(xiàn)有技術(shù)中機械式開關(guān)故障率較高和價格昂貴的技術(shù)問題，和電子式開關(guān)通流能力相對較低的問題，取電子開關(guān)和機械開關(guān)二者之所長，用電子開關(guān)作為軟起動開關(guān)，用機械開關(guān)作為主開關(guān)和保護開關(guān)，從而提供一種用于直流配電系統(tǒng)的含軟起動和保護功能的混合式開關(guān)，結(jié)合了接觸器的可控開關(guān)功能，斷路器的過流保護功能，并增加了軟起動功能，以及監(jiān)控和通訊功能等，能夠大幅提高直流配電系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的故障率，降低系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明提供了一種用于直流配電系統(tǒng)的含軟起動和保護功能的混合式開關(guān)，包括：

保護電路：一端與直流電源輸出端相連，另一端與主開關(guān)電路和軟起動電路相連，用于在負載過流或短路且主開關(guān)電路故障時切斷故障支路；

主開關(guān)電路：兩端分別與保護電路和電流采集電路相連且與軟起動電路并聯(lián)，用于接通或斷開直流負載支路，并對負載的過流或短路進行保護；主開關(guān)電路包括主開關(guān)，主開關(guān)為機械開關(guān)；

軟起動電路：兩端分別與保護電路和電流采集電路相連且與主開關(guān)電路并聯(lián)，用于在主開關(guān)電路接通電路之前先行接通限制沖擊電流，用于在主開關(guān)電路接通之后關(guān)斷并為下次軟起動做準備；軟起動電路包括串聯(lián)設置的軟起動開關(guān)和軟起動電阻，軟起動開關(guān)為半導體開關(guān)；

電流采集電路：一端與主開關(guān)電路和軟起動電路相連，另一端與直流負載輸入端相連，用于直流負載進行電流采樣，并將采樣結(jié)果傳送至智能控制電路；

智能控制電路：用于根據(jù)外部指令對主開關(guān)電路和軟起動電路進行開關(guān)控制，從而實現(xiàn)接觸器的功能，用于接收電流采集電路傳送的所述采樣結(jié)果，用于監(jiān)控并保存保護電路、主開關(guān)電路、軟起動電路和電流采集電路的工作狀態(tài)信息，從而實現(xiàn)比接觸器和斷路器更多的監(jiān)控功能。

本發(fā)明所述的電子開關(guān)通過智能控制電路接收外部指令，進行開關(guān)控制，這個功能類似于接觸器。與接觸器的不同點在于，當接觸器開通時，由于接觸器兩端的電路中的電容處于不同電壓水平，在接觸器開通瞬間，將產(chǎn)生很大的沖擊電流；而本發(fā)明中在正常開通時，先進行軟起動，即在主開關(guān)接通前先接通軟起動開關(guān)，此時與軟起動開關(guān)串聯(lián)的軟起動電阻能夠?qū)⑵饎与娏飨拗圃诎踩秶鷥?nèi)，經(jīng)過一段延時后軟起動結(jié)束，即主開關(guān)兩端處于同樣電位，這時再開通主開關(guān)，就能夠避免沖擊電流的產(chǎn)生，避免了系統(tǒng)中元器件過流和過壓的風險，提高了其可靠性和使用壽命。在主開關(guān)完全接通后，斷開軟起動開關(guān)，從而做好下一次軟起動的準備。