CN102244507A - 一种高压直流开关电路及其通断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流开关电路及其通断方法，该电路采用电子开关两端各串入一个隔离继电器开关，再与主继电器开关并联；通过一定的控制步骤，实现高压直流电的安全上下。本方案通过将电子开关与继电器开关结合，通过单片机的控制，在电子开关导通中采用调频技术；从原理上解决了直流开关在高压直流邻域应用存在的最大问题，即拉弧粘连，安全性差，无法隔离，散热体积大的弱点，能从根本上对开关进行隔离，也解决同类产品的安全问题；结构简单，成本低廉，实行远程控制、可靠性高，应用范围广泛。

Description

一种高压直流开关电路及其通断方法
技术领域
本发明涉及开关电路，具体是一种用于高电压大电流的直流开关电路及其通断方法。
背景技术
随着电源技术的不断发展，为了提高传输效率，节约能源，同时减少交流电的干扰问题，减少转换环节，高电压大电流的直流总线供电方式，应用越来越广，高电压大电流的直流开关的需求越来越大。
目前有些行业提供高压直流开关的器件，存在以下问题：1、电磁继电器电路，通过控制线圈来连通和断开主电路，由于其接通装置为继电器触点，其导通后特性好，但由于开关两端电势差的存在，在连通时，瞬间的大电流能让继电器触点产生高温而使触点粘连在一起，使继电器失效，而在断开主电路时，由于触点瞬间分开，产生大电位差而发生拉弧现象，影响其可靠性；2、电子开关，以半导体为开关媒介，从原理上杜绝了拉弧现象的产生，但未为进行物理隔离，且由于RDSON的存在，其功率消耗较大。
如何克服目前开关电路中，长期存在直流高压开关时出现的拉弧问题以及安全问题，成为需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种安全可靠、结构简单、并可进行智能控制的高压直流继电器。本发明的另外一个目的是提供相应的通断控制方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种高压直流开关电路，包括输入端和输出端，两端之间设有一主继电器开关，该主继电器开关由电磁绕组以及触点组成，在输入端和输出端之间，与所述主继电器开关并联有一电子开关，该电子开关包括有一组电子开关触点装置；在所述输入端与电子开关之间串入一隔离继电器一，在所述电子开关与输出端之间串入一隔离继电器二；所述主继电器开关、电子开关和隔离继电器一、隔离继电器二均由一智能控制器信号控制。
一种基于权利要求1所述电路的通断方法，其步骤为：
a、电路开启过程为，由智能控制器向隔离继电器一、隔离继电器二发出开启信号使该两隔离继电器导通后，再对电子开关发出高频率占空比为0～100的脉冲信号或高电平使其导通，再对主继电器开关发出导通信号使其在零电势导通；之后由智能控制器向隔离继电器开关一和二以及电子开关发出关闭信号，将电子开关隔离出主线路，完成开启过程；
b、电路关断过程为，由智能控制器向隔离继电器开关一和二以及电子开关发出开启信号，再对主继电器开关发出关闭信号，然后再对电子开关发出关闭信号，由该电子开关承受关断瞬间的应力，最后将隔离继电器开关一和二关断，完成关断过程。
本方案通过将电子开关与继电器开关结合，通过单片机的控制，在电子开关导通中采用调频技术；从原理上解决了直流开关在高压直流邻域应用存在的最大问题，即拉弧粘连，安全性差，无法隔离，散热体积大的弱点，能从根本上对开关进行隔离，也解决同类产品的安全问题；结构简单，成本低廉，实行远程控制、可靠性高，应用范围广泛。
使用本方案中的通断方法，在开关导通瞬间以电子开关承受其电应力冲击，以脉冲方式逐步打开占空比，发挥其抗冲击能力强，无粘连，可靠性高的特性；在导通后，主继电器开关闭合承担输送电流的作用，发挥其导通性能好，安全的特点；最后隔离开关管断开，将电子开关切除出主回路，起到隔离的作用；在关断过程中，隔离开关以及电子开关先闭合，然后主开关断开，再将电子开关断开，使其承受关机的电应力，最后隔离开关断开，完全切断。
附图说明
图1为本发明的原理结构框图。
其中，101为主继电器开关；102为隔离继电器开关一；103为电子开关；104为隔离继电器开关二；105为智能控制器；106为输入端；108为输出端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的高压直流开关电路，它包括输入端106和输出端108，两端之间设有一主继电器开关101，该主继电器开关101由电磁绕组以及触点组成(在最佳实施例中，该主继电器开关由二个或三个电磁绕组以及三个触电构成，当然也可以是其他的现有技术中的构成结构)，在输入端106和输出端108之间，与所述主继电器开关101并联有一电子开关103，该电子开关103包括有一组电子开关触点装置；在所述输入端106与电子开关103之间串入一隔离继电器一102，在所述电子开关102与输出端108之间串入一隔离继电器二104；所述主继电器开关101、电子开关103和隔离继电器一102、隔离继电器二103均由一智能控制器105信号控制。
其具体的控制通断的过程如下：初始状态所有开关均处于关闭OFF状态，收到开启信号时，105智能控制器向102隔离继电器开关一、104隔离继电器开关二发出开启ON信号，待102隔离继电器开关一、104隔离继电器开关二导通后，对103电子开关发出高频率，占空比由0～100的脉冲信号或高电平，使其导通；再对101主继电器开关发出导通信号，使其在零电势导通，最后105智能控制器向102隔离继电器开关一、104隔离继电器开关二以及103电子开关发出关闭OFF信号，将电子开关隔离出主线路，完成开启过程；
关断过程如下，收到关断信号后105智能控制器向102隔离继电器开关一、104隔离继电器开关二以及103电子开关发出开启ON信号；再对101主继电器开关，发出关闭OFF信号；然后对103电子开关发出OFF信号，由其承受关断瞬间的应力，最后将102隔离继电器开关一、104隔离继电器开关二关断，完成关断过程；
本发明通过特殊电路结构，取传统开关以及电子开关的优点，并引入智能控制，脉冲式电子开关方式，实行直流电高电压大电流的高可靠上下电。

Claims (2)

1.一种高压直流开关电路，包括输入端和输出端，两端之间设有一主继电器开关，该主继电器开关由电磁绕组以及触点组成，其特征在于：在输入端和输出端之间，与所述主继电器开关并联有一电子开关，该电子开关包括有一组电子开关触点装置；在所述输入端与电子开关之间串入一隔离继电器一，在所述电子开关与输出端之间串入一隔离继电器二；所述主继电器开关、电子开关和隔离继电器一、隔离继电器二均由一智能控制器信号控制。
2.一种基于权利要求1所述电路的通断方法，其特征在于以下步骤：
a、电路开启过程为，由智能控制器向隔离继电器一、隔离继电器二发出开启信号使该两隔离继电器导通后，再对电子开关发出高频率占空比为0～100的脉冲信号或高电平使其导通，再对主继电器开关发出导通信号使其在零电势导通；之后由智能控制器向隔离继电器开关一和二以及电子开关发出关闭信号，将电子开关隔离出主线路，完成开启过程；
b、电路关断过程为，由智能控制器向隔离继电器开关一和二以及电子开关发出开启信号，再对主继电器开关发出关闭信号，然后再对电子开关发出关闭信号，由该电子开关承受关断瞬间的应力，最后将隔离继电器开关一和二关断，完成关断过程。
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