CN109449939B - 一种高压高速电子开关回路和电力设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力设备技术领域，具体公开了一种高压高速电子开关回路，其中，所述高压高速电子开关回路包括：电感和与所述电感的一端连接的至少三组串联的晶闸管回路，所述电感的另一端用于连接母线，每组所述晶闸管回路均能够通过触发回路与主控制器连接，每组晶闸管回路均包括反向并联的两个晶闸管，每个所述晶闸管均能够在所述主控制器和所述触发回路的控制下导通。本发明还公开了一种电力设备。本发明提供的高压高速电子开关回路解决了现有技术中的回路切换过程中母线瞬间失电的问题，且由于本发明提供的高压高速电子开关回路每次供电时间只需要持续几百个毫秒，因此还具有可靠性高、使用寿命长以及成本低的优势。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种高压高速电子开关回路和包括该高压高速电子开关回路的电力设备。
背景技术
同目前常规的机械开关相比，电子开关具有开关速度快的优点，因此非常适合某些特定的场合。例如：某设备或负荷有A和B两条供电回路。其中A回路为正常供电回路，B回路为后备回路。当A回路供电发生故障时，为了持续为负荷供电，要求回路B的开关装置迅速动作，将回路投入使用。常规的机械开关由于开关速度慢（几十毫秒~几百毫秒），在进行AB回路切换时可能导致负荷瞬间失电。由于高速电子开关的开关速度（几毫秒~几十毫秒）远快于机械开关，故可以采用高速电子开关解决线路快速切换的问题。
目前1kV以下的电子开关技术相对成熟，但6kV以上的高压电子开关还没有成熟的技术和产品。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高压高速电子开关回路和包括该高压高速电子开关回路的电力设备，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种高压高速电子开关回路，其中，所述高压高速电子开关回路包括：电感和与所述电感的一端连接的至少三组串联的晶闸管回路，所述电感的另一端用于连接母线，每组所述晶闸管回路均能够通过触发回路与主控制器连接，每组晶闸管回路均包括反向并联的两个晶闸管，每个所述晶闸管均能够在所述主控制器和所述触发回路的控制下导通。
优选地，每组所述晶闸管回路还包括均压电阻，所述均压电阻与所述晶闸管并联，所述均压电阻能够均衡每组晶闸管回路的电压。
优选地，每组所述晶闸管回路还包括串联连接的缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和所述缓冲电容串联后与所述晶闸管并联连接，所述缓冲电阻和所述缓冲电容能够平稳所述晶闸管回路的电压和波形。
优选地，所述高压高速电子开关回路包括六组串联的晶闸管回路。
作为本发明的第二个方面，提供一种电力设备，其中，所述电力设备包括：第一供电回路、第二供电回路、母线、触发回路、主控制器和前文所述的高压高速电子开关回路，所述第一供电回路、第二供电回路和高压高速电子开关回路均与所述主控制器通信连接，所述第一供电回路、第二供电回路和高压高速电子开关回路均与所述母线连接，所述主控制器能够在所述第一供电回路故障时向所述第二供电回路和所述高压高速电子开关回路同时发送故障信号，所述第二供电回路能够根据所述故障信号进行启动供电操作以向所述母线供电，所述触发回路能够将所述故障信号处理成为触发信号，所述高压高速电子开关回路能够根据所述触发信号启动晶闸管回路的工作以向所述母线供电，且能够在所述第二供电回路向母线供电时自动停止向所述母线供电。
优选地，所述第一供电回路上设置有第一电源装置，所述第二供电回路上设置有第二电源装置，所述第一电源装置和所述第二电源装置均与所述主控制器通信连接。
优选地，所述第一供电回路上设置有第一断路器，所述第二供电回路上设置有第二断路器，所述第一断路器和所述第二断路器均与所述主控制器通信连接。
优选地，所述主控制器包括FPGA。
本发明提供的高压高速电子开关回路，采用反向并联的晶闸管作为串联回路，通过反向晶闸管的导通-关闭控制该串联回路的通与断，且各自负责正弦波形的正、负半周导通，当该高压高速电子开关回路应用于电力设备中时，能够在其中一个供电回路出现故障时及时地导通以为母线供电，解决了现有技术中的回路切换过程中母线瞬间失电的问题，且由于本发明提供的高压高速电子开关回路每次供电时间只需要持续几百个毫秒，因此还具有可靠性高、使用寿命长以及成本低的优势。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的高压高速电子开关回路的结构框图。
图2为本发明提供的高压高速电子开关回路的具体实施方式示意图。
图3为本发明提供的电力设备的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种高压高速电子开关回路，其中，如图1所示，所述高压高速电子开关回路100包括：电感110和与所述电感110的一端连接的至少三组串联的晶闸管回路120，所述电感110的另一端用于连接母线200，每组所述晶闸管回路120均能够通过触发回路130与主控制器300连接，每组晶闸管回路120均包括反向并联的两个晶闸管，每个所述晶闸管均能够在所述主控制器和所述触发回路130的控制下导通。
本发明提供的高压高速电子开关回路，采用反向并联的晶闸管作为串联回路，通过反向晶闸管的导通-关闭控制该串联回路的通与断，且各自负责正弦波形的正、负半周导通，当该高压高速电子开关回路应用于电力设备中时，能够在其中一个供电回路出现故障时及时地导通以为母线供电，解决了现有技术中的回路切换过程中母线瞬间失电的问题，且由于本发明提供的高压高速电子开关回路每次供电时间只需要持续几百个毫秒，因此还具有可靠性高、使用寿命长以及成本低的优势。
需要说明的是，所述晶闸管回路的串联数量与晶闸管性能参数有关，以及与晶闸管回路的电压等级以及电感的大小有关系，因此，可以根据需求定义晶闸管回路的串联数量。
如图2所示，图2以六组串联的晶闸管回路为例。每组晶闸管回路均包括两个反向并联的晶闸管，即K1~K12，这12个晶闸管的控制端均能够通过触发回路与所述主控制器通信连接，在接收到所述触发回路的触发信号后，均可以导通。电感110与晶闸管回路串联连接，可用于限流。
具体地，如图2所示，每组所述晶闸管回路120还包括均压电阻，所述均压电阻与所述晶闸管并联，所述均压电阻能够均衡每组晶闸管回路的电压。
以图2所示为例，所述均压电阻为R1~R6，这六个均压电阻分别并联在每组晶闸管回路中，可以确保多组串联的晶闸管回路之间的电压均衡。
具体地，如图2所示，每组所述晶闸管回路120还包括串联连接的缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和所述缓冲电容串联后与所述晶闸管并联连接，所述缓冲电阻和所述缓冲电容能够平稳所述晶闸管回路的电压和波形。
以图2所示为例，所述缓冲电阻为R7~R12，所述缓冲电容为C1~C6，所述缓冲电阻和所述缓冲电容能够平稳所述晶闸管回路的电压和波形。
优选地，所述高压高速电子开关回路包括六组串联的晶闸管回路。
需要说明的是，#1回路表示第一供电回路，#2回路表示第二供电回路。第一供电回路中设置有第一断路器QF1或第一电源装置，第二供电回路中设置有第二断路器QF2或第二电源装置，所述第一断路器和第二断路器或者第一电源装置和第二电源装置均与所述主控制器通信连接。
下面结合图2对本发明提供的高压高速电子开关回路的工作过程进行详细描述。
假设#1回路为正常时为母线供电回路。当#1回路发生故障时，主控制器发故障信号给高压#2回路和高速电子开关回路。
#2回路收到故障信号后开始执行断路器QF2或电源装置的合闸操作。
当高压高速电子开关回路100收到故障信号后，主控制器即刻通过触发回路130提供晶闸管K1-K12的触发信号，晶闸管得到触发信号后即刻实现导通。这样，高压高速电子开关回路在得到#1回路的故障信号后几毫秒内便由断路转变成成通路，为母线供电。
当主控制器300收到#2回路的第二断路器QF2或第二电源装置完成闭合或启动的操作信号时，主控制器300便停止提供触发信号，根据晶闸管的导通原理，晶闸管将在流过的交流电流过零时关断，从而整个高压高速电子开关回路100再次回到关断状态。
因此，本发明提供的高压高速电子开关回路，每次供电时间只需要持续几百个毫秒，具有可靠性高、使用寿命长以及成本低的优势。
作为本发明的第二个方面，提供一种电力设备，其中，如图2和图3所示，所述电力设备10包括：第一供电回路400、第二供电回路500、母线200、触发回路130、主控制器300和前文所述的高压高速电子开关回路100，所述第一供电回路400、第二供电回路500和高压高速电子开关回路100均与所述主控制器300通信连接，所述第一供电回路400、第二供电回路500和高压高速电子开关回路100均与所述母线200连接，所述主控制器300能够在所述第一供电回路400故障时向所述第二供电回路500和所述高压高速电子开关回路100同时发送故障信号，所述第二供电回路500能够根据所述故障信号进行启动供电操作以向所述母线200供电，所述触发回路130能够将所述故障信号处理成为触发信号，所述高压高速电子开关回路100能够根据所述触发信号启动晶闸管回路的工作以向所述母线200供电，且能够在所述第二供电回路500向母线200供电时自动停止向所述母线200供电。
本发明提供的电力设备，由于采用了前文的高压高速电子开关回路，通过反向并联晶闸管的导通-关闭控制该串联回路的通与断，且各自负责正弦波形的正、负半周导通，从而实现该高压高速电子开关回路应用于电力设备中时，能够在其中一个回路出现故障时及时地导通以为母线供电，解决了现有技术中的回路切换过程中母线瞬间失电的问题。
具体地，所述第一供电回路400上设置有第一电源装置，所述第二供电回路500上设置有第二电源装置，所述第一电源装置和所述第二电源装置均与所述主控制器300通信连接。
优选地，所述第一供电回路400上设置有第一断路器QF1，所述第二供电回路500上设置有第二断路器QF2，所述第一断路器QF1和所述第二断路器QF2均与所述主控制器300通信连接。
第一供电回路第二供电回路
优选地，所述主控制器300包括FPGA。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种电力设备，其特征在于，所述电力设备包括：第一供电回路、第二供电回路、母线、触发回路、主控制器和高压高速电子开关回路，所述高压高速电子开关回路包括电感和与所述电感的一端连接的至少三组串联的晶闸管回路，所述电感的另一端用于连接母线，每组所述晶闸管回路均能够通过触发回路与主控制器连接，每组晶闸管回路均包括反向并联的两个晶闸管，每个所述晶闸管均能够在所述主控制器和所述触发回路的控制下导通；所述第一供电回路、第二供电回路和高压高速电子开关回路均与所述主控制器通信连接，所述第一供电回路、第二供电回路和高压高速电子开关回路均与所述母线连接，所述主控制器能够在所述第一供电回路故障时向所述第二供电回路和所述高压高速电子开关回路同时发送故障信号，所述第二供电回路能够根据所述故障信号进行启动供电操作以向所述母线供电，所述触发回路能够将所述故障信号处理成为触发信号，所述高压高速电子开关回路能够根据所述触发信号启动晶闸管回路的工作以向所述母线供电，且能够在所述第二供电回路向母线供电时自动停止向所述母线供电；
其中，所述第一供电回路上设置有第一电源装置，所述第二供电回路上设置有第二电源装置，所述第一电源装置和所述第二电源装置均与所述主控制器通信连接；
其中，所述第一供电回路上设置有第一断路器，所述第二供电回路上设置有第二断路器，所述第一断路器和所述第二断路器均与所述主控制器通信连接；
其中，当所述第一供电回路发生故障时，所述主控制器发故障信号给所述第二供电回路和所述高压高速电子开关回路；
当所述第二供电回路收到故障信号后开始执行所述第二断路器或所述第二电源装置的合闸操作；
当所述高压高速电子开关回路收到故障信号后，所述主控制器即刻通过所述触发回路提供每个所述晶闸管的触发信号，每个所述晶闸管得到触发信号后即刻实现导通；
当所述主控制器收到所述第二断路器或所述第二电源装置的完成闭合信号时，所述主控制器停止提供触发信号，根据晶闸管的导通原理，每个所述晶闸管将在流过的交流电流过零时关断。
2.根据权利要求1所述的电力设备，其特征在于，所述主控制器包括FPGA。
3.根据权利要求1所述的电力设备，其特征在于，每组所述晶闸管回路还包括均压电阻，所述均压电阻与所述晶闸管并联，所述均压电阻能够均衡每组晶闸管回路的电压。
4.根据权利要求1所述的电力设备，其特征在于，每组所述晶闸管回路还包括串联连接的缓冲电阻和缓冲电容，所述缓冲电阻和所述缓冲电容串联后与所述晶闸管并联连接，所述缓冲电阻和所述缓冲电容能够平稳所述晶闸管回路的电压和波形。
5.根据权利要求1所述的电力设备，其特征在于，所述高压高速电子开关回路包括六组串联的晶闸管回路。
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