專利名稱：一種高壓直流開關(guān)電路及其通斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電路，具體是一種用于高電壓大電流的直流開關(guān)電路及其通斷方法。
背景技術(shù)：
隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高傳輸效率，節(jié)約能源，同時(shí)減少交流電的干擾問題，減少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，高電壓大電流的直流總線供電方式，應(yīng)用越來越廣，高電壓大電流的直流開關(guān)的需求越來越大。目前有些行業(yè)提供高壓直流開關(guān)的器件，存在以下問題1、電磁繼電器電路，通過控制線圈來連通和斷開主電路，由于其接通裝置為繼電器觸點(diǎn)，其導(dǎo)通后特性好，但由于開關(guān)兩端電勢(shì)差的存在，在連通時(shí)，瞬間的大電流能讓繼電器觸點(diǎn)產(chǎn)生高溫而使觸點(diǎn)粘連在一起，使繼電器失效，而在斷開主電路時(shí)，由于觸點(diǎn)瞬間分開，產(chǎn)生大電位差而發(fā)生拉弧現(xiàn)象，影響其可靠性；2、電子開關(guān)，以半導(dǎo)體為開關(guān)媒介，從原理上杜絕了拉弧現(xiàn)象的產(chǎn)生，但未為進(jìn)行物理隔離，且由于RDSON的存在，其功率消耗較大。如何克服目前開關(guān)電路中，長(zhǎng)期存在直流高壓開關(guān)時(shí)出現(xiàn)的拉弧問題以及安全問題，成為需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并可進(jìn)行智能控制的高壓直流繼電器。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供相應(yīng)的通斷控制方法。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明的方案是一種高壓直流開關(guān)電路，包括輸入端和輸出端，兩端之間設(shè)有一主繼電器開關(guān)，該主繼電器開關(guān)由電磁繞組以及觸點(diǎn)組成，在輸入端和輸出端之間，與所述主繼電器開關(guān)并聯(lián)有一電子開關(guān)，該電子開關(guān)包括有一組電子開關(guān)觸點(diǎn)裝置；在所述輸入端與電子開關(guān)之間串入一隔離繼電器一，在所述電子開關(guān)與輸出端之間串入一隔離繼電器二 ；所述主繼電器開關(guān)、電子開關(guān)和隔離繼電器一、隔離繼電器二均由一智能控制器信號(hào)控制。一種基于權(quán)利要求1所述電路的通斷方法，其步驟為a、電路開啟過程為，由智能控制器向隔離繼電器一、隔離繼電器二發(fā)出開啟信號(hào)使該兩隔離繼電器導(dǎo)通后，再對(duì)電子開關(guān)發(fā)出高頻率占空比為0 100的脈沖信號(hào)或高電平使其導(dǎo)通，再對(duì)主繼電器開關(guān)發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)使其在零電勢(shì)導(dǎo)通；之后由智能控制器向隔離繼電器開關(guān)一和二以及電子開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，將電子開關(guān)隔離出主線路，完成開啟過程；b、電路關(guān)斷過程為，由智能控制器向隔離繼電器開關(guān)一和二以及電子開關(guān)發(fā)出開啟信號(hào)，再對(duì)主繼電器開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，然后再對(duì)電子開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，由該電子開關(guān)承受關(guān)斷瞬間的應(yīng)力，最后將隔離繼電器開關(guān)一和二關(guān)斷，完成關(guān)斷過程。本方案通過將電子開關(guān)與繼電器開關(guān)結(jié)合，通過單片機(jī)的控制，在電子開關(guān)導(dǎo)通中采用調(diào)頻技術(shù)；從原理上解決了直流開關(guān)在高壓直流鄰域應(yīng)用存在的最大問題，即拉弧粘連，安全性差，無法隔離，散熱體積大的弱點(diǎn)，能從根本上對(duì)開關(guān)進(jìn)行隔離，也解決同類產(chǎn)品的安全問題；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)行遠(yuǎn)程控制、可靠性高，應(yīng)用范圍廣泛。使用本方案中的通斷方法，在開關(guān)導(dǎo)通瞬間以電子開關(guān)承受其電應(yīng)力沖擊，以脈沖方式逐步打開占空比，發(fā)揮其抗沖擊能力強(qiáng)，無粘連，可靠性高的特性；在導(dǎo)通后，主繼電器開關(guān)閉合承擔(dān)輸送電流的作用，發(fā)揮其導(dǎo)通性能好，安全的特點(diǎn)；最后隔離開關(guān)管斷開， 將電子開關(guān)切除出主回路，起到隔離的作用；在關(guān)斷過程中，隔離開關(guān)以及電子開關(guān)先閉合，然后主開關(guān)斷開，再將電子開關(guān)斷開，使其承受關(guān)機(jī)的電應(yīng)力，最后隔離開關(guān)斷開，完全切斷。


圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖。其中，101為主繼電器開關(guān)；102為隔離繼電器開關(guān)一 ；103為電子開關(guān)；104為隔離繼電器開關(guān)二 ；105為智能控制器；106為輸入端；108為輸出端。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的高壓直流開關(guān)電路，它包括輸入端106和輸出端108，兩端之間設(shè)有一主繼電器開關(guān)101，該主繼電器開關(guān)101由電磁繞組以及觸點(diǎn)組成(在最佳實(shí)施例中，該主繼電器開關(guān)由二個(gè)或三個(gè)電磁繞組以及三個(gè)觸電構(gòu)成，當(dāng)然也可以是其他的現(xiàn)有技術(shù)中的構(gòu)成結(jié)構(gòu))，在輸入端106和輸出端108之間，與所述主繼電器開關(guān)101并聯(lián)有一電子開關(guān)103，該電子開關(guān)103包括有一組電子開關(guān)觸點(diǎn)裝置；在所述輸入端106與電子開關(guān)103之間串入一隔離繼電器一 102，在所述電子開關(guān)102與輸出端108之間串入一隔離繼電器二 104 ；所述主繼電器開關(guān)101、電子開關(guān)103和隔離繼電器一 102、隔離繼電器二 103 均由一智能控制器105信號(hào)控制。其具體的控制通斷的過程如下初始狀態(tài)所有開關(guān)均處于關(guān)閉OFF狀態(tài)，收到開啟信號(hào)時(shí)，105智能控制器向102隔離繼電器開關(guān)一、104隔離繼電器開關(guān)二發(fā)出開啟ON信號(hào)，待102隔離繼電器開關(guān)一、104隔離繼電器開關(guān)二導(dǎo)通后，對(duì)103電子開關(guān)發(fā)出高頻率， 占空比由0 100的脈沖信號(hào)或高電平，使其導(dǎo)通；再對(duì)101主繼電器開關(guān)發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)， 使其在零電勢(shì)導(dǎo)通，最后105智能控制器向102隔離繼電器開關(guān)一、104隔離繼電器開關(guān)二以及103電子開關(guān)發(fā)出關(guān)閉OFF信號(hào)，將電子開關(guān)隔離出主線路，完成開啟過程；關(guān)斷過程如下，收到關(guān)斷信號(hào)后105智能控制器向102隔離繼電器開關(guān)一、104隔離繼電器開關(guān)二以及103電子開關(guān)發(fā)出開啟ON信號(hào)；再對(duì)101主繼電器開關(guān)，發(fā)出關(guān)閉OFF 信號(hào)；然后對(duì)103電子開關(guān)發(fā)出OFF信號(hào)，由其承受關(guān)斷瞬間的應(yīng)力，最后將102隔離繼電器開關(guān)一、104隔離繼電器開關(guān)二關(guān)斷，完成關(guān)斷過程；本發(fā)明通過特殊電路結(jié)構(gòu)，取傳統(tǒng)開關(guān)以及電子開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，并引入智能控制，脈沖式電子開關(guān)方式，實(shí)行直流電高電壓大電流的高可靠上下電。
權(quán)利要求
1.一種高壓直流開關(guān)電路，包括輸入端和輸出端，兩端之間設(shè)有一主繼電器開關(guān)，該主繼電器開關(guān)由電磁繞組以及觸點(diǎn)組成，其特征在于在輸入端和輸出端之間，與所述主繼電器開關(guān)并聯(lián)有一電子開關(guān)，該電子開關(guān)包括有一組電子開關(guān)觸點(diǎn)裝置；在所述輸入端與電子開關(guān)之間串入一隔離繼電器一，在所述電子開關(guān)與輸出端之間串入一隔離繼電器二 ；所述主繼電器開關(guān)、電子開關(guān)和隔離繼電器一、隔離繼電器二均由一智能控制器信號(hào)控制。
2.一種基于權(quán)利要求1所述電路的通斷方法，其特征在于以下步驟a、電路開啟過程為，由智能控制器向隔離繼電器一、隔離繼電器二發(fā)出開啟信號(hào)使該兩隔離繼電器導(dǎo)通后，再對(duì)電子開關(guān)發(fā)出高頻率占空比為0 100的脈沖信號(hào)或高電平使其導(dǎo)通，再對(duì)主繼電器開關(guān)發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)使其在零電勢(shì)導(dǎo)通；之后由智能控制器向隔離繼電器開關(guān)一和二以及電子開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，將電子開關(guān)隔離出主線路，完成開啟過程；b、電路關(guān)斷過程為，由智能控制器向隔離繼電器開關(guān)一和二以及電子開關(guān)發(fā)出開啟信號(hào)，再對(duì)主繼電器開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，然后再對(duì)電子開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，由該電子開關(guān)承受關(guān)斷瞬間的應(yīng)力，最后將隔離繼電器開關(guān)一和二關(guān)斷，完成關(guān)斷過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓直流開關(guān)電路及其通斷方法，該電路采用電子開關(guān)兩端各串入一個(gè)隔離繼電器開關(guān)，再與主繼電器開關(guān)并聯(lián)；通過一定的控制步驟，實(shí)現(xiàn)高壓直流電的安全上下。本方案通過將電子開關(guān)與繼電器開關(guān)結(jié)合，通過單片機(jī)的控制，在電子開關(guān)導(dǎo)通中采用調(diào)頻技術(shù)；從原理上解決了直流開關(guān)在高壓直流鄰域應(yīng)用存在的最大問題，即拉弧粘連，安全性差，無法隔離，散熱體積大的弱點(diǎn)，能從根本上對(duì)開關(guān)進(jìn)行隔離，也解決同類產(chǎn)品的安全問題；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)行遠(yuǎn)程控制、可靠性高，應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號(hào)H03K17/12GK102244507SQ20111017193
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者崔萬恒 申請(qǐng)人:崔萬恒