CN110661236B - 断路器装置及系统 - Google Patents

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CN110661236B CN201910011863.1A CN201910011863A CN110661236B CN 110661236 B CN110661236 B CN 110661236B CN 201910011863 A CN201910011863 A CN 201910011863A CN 110661236 B CN110661236 B CN 110661236B
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Abstract

本申请提供了一种断路器装置，包括第一开关组件、第一控制器、第二开关组件和第二控制器。第一开关组件串联于电源的正极和负载之间。第一开关组件包括多个串联的第一开关单元。第一控制器电连接于第一开关组件的第一预设参考电位。第一控制器与每个第一开关单元之间通过第一变压单元进行电磁耦合。第二开关组件串联于电源的负极和负载之间。第二开关组件包括多个串联的第二开关单元。第二控制器电连接于第二开关组件的第二预设参考电位。第二控制器与每个第二开关单元之间通过第二变压单元进行电磁耦合。本申请还提供了一种断路器系统。本申请能够降低控制器与主功率回路之间的绝缘电压，从而降低绝缘部分的设计难度。

Description

断路器装置及系统
技术领域
本申请涉及断路器技术领域，特别是涉及断路器装置及系统。
背景技术
在长距离交流输电应用场合，由于输电线路的寄生参数(感抗和容抗)影响交流输电的输电容量，而采用直流输电则有效的消除了线路寄生参数的影响。对于直流输电系统，由于用电侧存在多个负载，当单个负载输电线路发生故障，为了保障整个系统不受影响，须采用直流断路器切断故障支路，因此固态直流断路器是直流输电系统的关键组件。
固态直流断路器采用半导体开关器件来切断故障电流，因此整个直流断路器系统需要控制器来控制半导体开关器件的通断。对于中压直流输电应用场合，控制器的控制信号与主功率回路必然存在绝缘问题，同时，为了减小控制延时，一般采用变压器进行控制板与主功率回路的隔离，这时，绝缘电压的大小将直接影响该隔离变压器设计的难度。因此通过合理的系统构架设计来减小绝缘需求是必要的。现有断路器系统构架存在绝缘电压较高，导致绝缘设计难度增加的问题。
发明内容
基于此，有必要针对现有断路器系统构架存在绝缘电压较高，导致绝缘设计难度增加的问题，提供一种断路器装置及系统。
一种断路器装置，包括：
第一开关组件，串联于电源的正极和负载之间，所述第一开关组件包括多个串联的第一开关单元；
第一控制器，电连接于所述第一开关组件的第一预设参考电位，所述第一控制器与每个所述第一开关单元之间通过第一变压单元进行电磁耦合，所述第一控制器用以控制每个所述第一开关单元的导通与断开；
第二开关组件，串联于所述电源的负极和所述负载之间，所述第二开关组件包括多个串联的第二开关单元；
第二控制器，电连接于所述第二开关组件的第二预设参考电位，所述第二控制器与每个所述第二开关单元之间通过第二变压单元进行电磁耦合，所述第二控制器用以控制每个所述第二开关单元的导通与断开。
在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括N个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000021
和第
Figure BDA0001937617670000022
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括N个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000023
和第
Figure BDA0001937617670000024
个所述第二开关单元之间；
N为偶数。
在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000025
和第
Figure BDA0001937617670000026
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000027
和第
Figure BDA0001937617670000028
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000031
和第
Figure BDA0001937617670000032
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000033
和第
Figure BDA0001937617670000034
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000035
和第
Figure BDA0001937617670000036
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000037
和第
Figure BDA0001937617670000038
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000039
和第
Figure BDA00019376176700000310
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA00019376176700000311
和第
Figure BDA00019376176700000312
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
在其中一个实施例中，所述第一开关单元包括：
多个并联的第一开关组串，每个所述第一开关组串包括多个串联的第一开关管。
在其中一个实施例中，所述第二开关单元包括：
多个并联的第二开关组串，每个所述第二开关组串包括多个串联的第二开关管。
在其中一个实施例中，所述第一开关单元包括多个并联或串联的第一开关管。
在其中一个实施例中，所述第二开关单元包括多个并联或串联的第二开关管。
在其中一个实施例中，所述断路器装置还包括：
第一散热器，至少一个所述第一开关单元设置在所述第一散热器上。
在其中一个实施例中，所述断路器装置还包括：
第二散热器，至少一个所述第二开关单元设置在所述第二散热器上。
在其中一个实施例中，所述断路器装置还包括：
主控制器，分别与所述第一控制器和所述第二控制器通信连接。
一种断路器系统，包括多个上述任一项所述的断路器装置，多个所述断路器装置串联，所述断路器系统还包括：
主控制器，每个所述断路器装置的所述第一控制器和所述第二控制器均与所述主控制器通信连接。
在其中一个实施例中，所述断路器系统还包括：
上位机，与所述主控制器通信连接。
与现有技术相比，上述断路器装置及系统，包括第一开关组件、第一控制器、第二开关组件和第二控制器。所述第一开关组件串联于电源的正极和负载之间。所述第一开关组件包括多个串联的第一开关单元。所述第一控制器电连接于所述第一开关组件的第一预设参考电位。所述第一控制器与每个所述第一开关单元之间通过第一变压单元进行电磁耦合。所述第一控制器用以控制每个所述第一开关单元的导通与断开。所述第二开关组件串联于所述电源的负极和所述负载之间。所述第二开关组件包括多个串联的第二开关单元。所述第二控制器电连接于所述第二开关组件的第二预设参考电位。所述第二控制器与每个所述第二开关单元之间通过第二变压单元进行电磁耦合。所述第二控制器用以控制每个所述第二开关单元的导通与断开。
本申请将第一控制器与第一开关组件的第一预设参考电位电连接、将第二控制器与第二开关组件的第二预设参考电位电连接，通过第一开关组件、第一控制器、第二开关组件和第二控制器的配合，能够降低控制器与主功率回路之间的绝缘电压，从而可降低断路器装置中的绝缘器件的设计难度，同时提高断路器装置的可靠性。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的断路器装置的结构框图；
图2为本申请一实施例提供的第一开关单元的结构示意图一；
图3为本申请一实施例提供的第二开关单元的结构示意图一；
图4为本申请一实施例提供的第一开关单元的结构示意图二；
图5为本申请一实施例提供的第一开关单元的结构示意图三；
图6为本申请一实施例提供的第二开关单元的结构示意图二；
图7为本申请一实施例提供的第二开关单元的结构示意图三；
图8为本申请一实施例提供的第一开关单元的结构示意图四；
图9为本申请一实施例提供的第二开关单元的结构示意图四；
图10为本申请一实施例提供的第一散热器的结构示意图；
图11为本申请一实施例提供的第二散热器的结构示意图；
图12为本申请一实施例提供的断路器装置的结构示意图；
图13为本申请一实施例提供的断路器系统的结构框图。
10 断路器装置
100 第一开关组件
101 电源
102 负载
110 第一开关单元
111 第一开关组串
112 第一开关管
113 第一开关组合
114 第一二极管
20 断路器系统
200 第一控制器
210 第一变压单元
300 第二开关组件
310 第二开关单元
311 第二开关组串
312 第二开关管
313 第二开关组合
314 第二二极管
400 第二控制器
410 第二变压单元
510 第一散热器
520 第二散热器
600 主控制器
610 上位机
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，本申请一实施例提供一种断路器装置10，包括第一开关组件100、第一控制器200、第二开关组件300以及第二控制器400。所述第一开关组件100串联于电源101的正极和负载102之间。所述第一开关组件100包括多个串联的第一开关单元110。所述第一控制器200电连接于所述第一开关组件100的第一预设参考电位。所述第一控制器200与每个所述第一开关单元110之间通过第一变压单元210进行电磁耦合。所述第一控制器200用以控制每个所述第一开关单元110的导通与断开。
所述第二开关组件300串联于所述电源101的负极和所述负载102之间。所述第二开关组件300包括多个串联的第二开关单元310。所述第二控制器400电连接于所述第二开关组件300的第二预设参考电位。所述第二控制器400与每个所述第二开关单元310之间通过第二变压单元410进行电磁耦合。所述第二控制器400用以控制每个所述第二开关单元310的导通与断开。
可以理解，所述第一开关组件100包含所述第一开关单元110的数量不限，只要满足每个所述第一开关单元110的耐压要求即可。所述第一开关单元110的具体数量，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一开关组件100可包含偶数个所述第一开关单元110。在一个实施例中，所述第一开关组件100可包含奇数个所述第一开关单元110。
可以理解，所述第一预设参考电位的位置不限，只要保证所述第一控制器200与所述第一预设参考电位电连接后，能够降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压即可。在一个实施例中，所述第一预设参考电位设置于所述第一开关组件100的中点电位的位置。在一个实施例中，所述第一预设参考电位设置于所述第一开关组件100中多个所述第一开关单元110(数量)的中间位置。
比如，所述第一开关组件100包括四个所述第一开关单元110，则所述第一预设参考电位设置于第二个所述第一开关单元110和第三个所述第一开关单元110之间。再比如，所述第一开关组件100包括五个所述第一开关单元110，则所述第一预设参考电位设置于第二个所述第一开关单元110和第三个所述第一开关单元110之间，或者设置于第三个所述第一开关单元110和第四个所述第一开关单元110之间，或者设置于第三个所述第一开关单元110内部的电位上的中点处，即中间电位点处。
可以理解，所述第一开关单元110的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一开关单元110能够接受所述第一控制器200的控制，进而实现所述电源101与所述负载102之间的通断即可。所述第一开关单元110的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一开关单元110可由多个并联的开关管构成。在一个实施例中，所述第一开关单元110可由多个串联的开关管构成。
可以理解，所述第一变压单元210的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一控制器200通过所述第一变压单元210能够控制每个所述第一开关单元110的导通与断开即可。在一个实施例中，所述第一变压单元210可由第一变压器构成。
可以理解，所述第二开关组件300包含所述第二开关单元310的数量不限，只要满足每个所述第二开关单元310的耐压要求即可。所述第二开关单元310的具体数量，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第二开关组件300可包含偶数个所述第二开关单元310。在一个实施例中，所述第二开关组件300可包含奇数个所述第二开关单元310。
在一个实施例中，所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置，且所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同。
可以理解，所述第二预设参考电位的位置不限，只要保证所述第二控制器400与所述第二预设参考电位电连接后，能够降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压即可。在一个实施例中，所述第二预设参考电位设置于所述第二开关组件300的中点电位的位置。在一个实施例中，所述第二预设参考电位设置于所述第二开关组件300中多个所述第二开关单元310(数量)的中间位置。
比如，所述第二开关组件300包括四个所述第二开关单元310，则所述第二预设参考电位设置于第二个所述第二开关单元310和第三个所述第二开关单元310之间。再比如，所述第二开关组件300包括五个所述第二开关单元310，则所述第二预设参考电位设置于第二个所述第二开关单元310和第三个所述第二开关单元310之间，或者设置于第三个所述第二开关单元310和第四个所述第二开关单元310之间，或者设置于第三个所述第二开关单元310内部的电位上的中点处，即中间电位点处。
可以理解，所述第二开关单元310的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第二开关单元310能够接受所述第二控制器400的控制，进而实现所述电源101与所述负载102之间的通断即可。所述第二开关单元310的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第二开关单元310可由多个并联的开关管构成。在一个实施例中，所述第二开关单元310可由多个串联的开关管构成。
可以理解，所述第二变压单元410的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第二控制器400通过所述第二变压单元410能够控制每个所述第二开关单元310的导通与断开即可。在一个实施例中，所述第二变压单元410可由第一变压器构成。
本实施例中，将所述第一控制器200与所述第一开关组件100的第一预设参考电位电连接、将所述第二控制器400与所述第二开关组件300的第二预设参考电位电连接，通过所述第一开关组件100、所述第一控制器200、所述第二开关组件300和所述第二控制器400的配合，能够降低控制器与主功率回路之间的绝缘电压，从而可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
在一个实施例中，所述第一开关组件100包括N个串联的第一开关单元110。所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000111
和第
Figure BDA0001937617670000112
个所述第一开关单元110之间。所述第二开关组件300包括N个串联的第二开关单元310。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000113
和第
Figure BDA0001937617670000114
个所述第二开关单元310之间。N为偶数。
在一个实施例中，所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同，且所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置。在一个实施例中，将所述第一预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000115
和第
Figure BDA0001937617670000116
个所述第一开关单元110之间，可降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压。
在一个实施例中，将所述第二预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000117
和第
Figure BDA0001937617670000118
个所述第二开关单元310之间，可降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压，从而与所述第一控制器200配合，可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
在一个实施例中，所述第一开关组件100包括n个串联的第一开关单元110。所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000119
和第
Figure BDA00019376176700001110
个所述第一开关单元110之间。所述第二开关组件300包括n个串联的第二开关单元310。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA00019376176700001111
和第
Figure BDA00019376176700001112
个所述第二开关单元310之间。n为奇数。
在一个实施例中，所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同，且所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置。在一个实施例中，将所述第一预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA00019376176700001113
和第
Figure BDA00019376176700001114
个所述第一开关单元110之间，可降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压。
在一个实施例中，将所述第二预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000121
和第
Figure BDA0001937617670000122
个所述第二开关单元310之间，可降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压，从而与所述第一控制器200配合，可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
在一个实施例中，可将所述第一预设参考电位与所述第二预设参考电位的位置互换。即所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000123
和第
Figure BDA0001937617670000124
个所述第一开关单元110之间。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000125
和第
Figure BDA0001937617670000126
个所述第二开关单元310之间。亦能实现上述功能。
在一个实施例中，所述第一开关组件100包括n个串联的第一开关单元110。所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000127
和第
Figure BDA0001937617670000128
个所述第一开关单元110之间。所述第二开关组件300包括n个串联的第二开关单元310。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000129
和第
Figure BDA00019376176700001210
个所述第二开关单元310之间。n为奇数。
在一个实施例中，所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同，且所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置。在一个实施例中，将所述第一预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA00019376176700001211
和第
Figure BDA00019376176700001212
个所述第一开关单元110之间，可降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压。
在一个实施例中，将所述第二预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA00019376176700001213
和第
Figure BDA00019376176700001214
个所述第二开关单元310之间，可降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压，从而与所述第一控制器200配合，可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
在一个实施例中，所述第一开关组件100包括n个串联的第一开关单元110。所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000131
和第
Figure BDA0001937617670000132
个所述第一开关单元110之间。
所述第二开关组件300包括n个串联的第二开关单元310。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000133
和第
Figure BDA0001937617670000134
个所述第二开关单元310之间。n为奇数。
在一个实施例中，所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同，且所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置。在一个实施例中，将所述第一预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000135
和第
Figure BDA0001937617670000136
个所述第一开关单元110之间，可降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压。
在一个实施例中，将所述第二预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000137
和第
Figure BDA0001937617670000138
个所述第二开关单元310之间，可降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压，从而与所述第一控制器200配合，可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
在一个实施例中，所述第一开关组件100包括n个串联的第一开关单元110，且所述第一开关单元110包括至少两个串联连接的第一开关管112。所述第一预设参考电位的位置为第
Figure BDA0001937617670000139
个所述第一开关单元110内的中间电位点处。所述第二开关组件300包括n个串联的第二开关单元310，且所述第二开关单元310包括至少两个串联连接的第二开关管312。所述第二预设参考电位的位置为第
Figure BDA00019376176700001310
个所述第二开关单元310内的中间电位点处。n为奇数。
在一个实施例中，所述第一开关单元110与所述第二开关单元310的结构一致，数量相同，且所述第二开关组件300与所述第一开关组件100关于所述负载102或所述电源101对称设置。在一个实施例中，将所述第一预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000141
个所述第一开关单元110内部的中间电位点处，可降低所述第一控制器200与主功率回路之间的绝缘电压。
在一个实施例中，将所述第二预设参考电位的位置设置于第
Figure BDA0001937617670000142
个所述第二开关单元310内部的中间电位点处，可降低所述第二控制器400与主功率回路之间的绝缘电压，从而与所述第一控制器200配合，可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度。
请参见图2，在一个实施例中，所述第一开关单元110包括多个并联的第一开关组串111。每个所述第一开关组串111包括多个串联的第一开关管112。可以理解，所述第一开关管112的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一控制器200能够控制所述第一开关管112的导通与断开即可。所述第一开关管112的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一开关管112可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第一开关管112可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
请参见图3，在一个实施例中，所述第二开关单元310包括多个并联的第二开关组串311。每个所述第二开关组串311包括多个串联的第二开关管312。可以理解，所述第二开关管312的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第二控制器400能够控制所述第二开关管312的导通与断开即可。所述第二开关管312的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第二开关管312可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第二开关管312可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
请参见图4和图5，在一个实施例中，所述第一开关单元110包括多个并联或串联的第一开关管112。可以理解，所述第一开关管112的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一控制器200能够控制所述第一开关管112的导通与断开即可。所述第一开关管112的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一开关管112可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第一开关管112可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
请参见图6和图7，在一个实施例中，所述第二开关单元310包括多个并联或串联的第二开关管312。可以理解，所述第二开关管312的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第二控制器400能够控制所述第二开关管312的导通与断开即可。所述第二开关管312的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第二开关管312可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第二开关管312可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
请参见图8，在一个实施例中，所述第一开关单元110包括至少两个反向并联的第一开关组合113，每个所述第一开关组合113包括多个串联连接的第一开关管112和至少一个第一二极管114。可以理解，所述第一开关管112的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一控制器200能够控制所述第一开关管112的导通与断开即可。所述第一开关管112的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一开关管112可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第一开关管112可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
可以理解，所述第一二极管114的具体结构不做具体的限制，只要保证能够利用所述第一二极管114的单向导电特性，使得所述第一开关单元110具有双向可控的导通与关断的功能即可。所述第一二极管114的具体数量不做具体的限制，只要保证满足其耐压要求即可。所述第一二极管114的具体数量，可根据实际耐压要求进行选择。
请参见图9，在一个实施例中，所述第二开关单元310包括至少两个反向并联的第二开关组合313，每个所述第二开关组合313包括多个串联连接的第二开关管312和至少一个第二二极管314。可以理解，所述第二开关管312的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第二控制器400能够控制所述第二开关管312的导通与断开即可。所述第二开关管312的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第二开关管312可为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半场效晶体管)。在一个实施例中，所述第二开关管312可为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
可以理解，所述第二二极管314的具体结构不做具体的限制，只要保证能够利用所述第二二极管314的单向导电特性，使得所述第二开关单元310具有双向可控的导通与关断的功能即可。所述第二二极管314的具体数量不做具体的限制，只要保证满足其耐压要求即可。所述第二二极管314的具体数量，可根据实际耐压要求进行选择。
请参见图10，在一个实施例中，所述断路器装置10还包括第一散热器510。至少一个所述第一开关单元110设置在所述第一散热器510上。在一个实施例中，多个所述第一开关单元110可共用一个所述第一散热器510。在一个实施例中，所述第一散热器510的电位参考点与所述第一预设参考电位电连接。从而可降低所述第一散热器510与所述第一开关单元110之间的绝缘电压，以降低绝缘设计的难度。同时所述第一散热器510还具有安装方便的优势。
请参见图11，在一个实施例中，所述断路器装置10还包括第二散热器520。至少一个所述第二开关单元310设置在所述第二散热器520上。在一个实施例中，多个所述第二开关单元310可共用一个所述第二散热器520。在一个实施例中，所述第二散热器520的电位参考点与所述第二预设参考电位电连接。从而可降低所述第二散热器520与所述第二开关单元310之间的绝缘电压，以降低绝缘设计的难度。同时所述第二散热器520还具有安装方便的优势。
请参见图12，在一个实施例中，所述断路器装置10还包括主控制器600。所述主控制器600分别与所述第一控制器200和所述第二控制器400通信连接。可以理解，所述主控制器600分别与所述第一控制器200和所述第二控制器400通信连接的方式不限，只要保证所述主控制器600分别与所述第一控制器200和所述第二控制器400之间可以相互通信，以实现下发控制信号和接收故障信号等功能即可。在一个实施例中，所述主控制器600可通过光纤与所述第一控制器200和所述第二控制器400通信连接。
请参见图13，本申请一实施例提供一种断路器系统20，包括多个上述任一项所述的断路器装置10。多个所述断路器装置10串联。所述断路器系统20还包括主控制器600。每个所述断路器装置10的所述第一控制器200和所述第二控制器400均与所述主控制器600通信连接。
可以理解，所述主控制器600与每个所述断路器装置10的所述第一控制器200和所述第二控制器400通信连接的方式不限，只要保证所述主控制器600与每个所述断路器装置10的所述第一控制器200和所述第二控制器400之间可以相互通信，以实现所有控制信号的下发和故障信号的接收等功能即可。在一个实施例中，所述主控制器600可通过光纤与每个所述断路器装置10的所述第一控制器200和所述第二控制器400通信连接。
在一个实施例中，所述断路器系统20还包括上位机610。所述上位机610与所述主控制器600通信连接。可以理解，所述上位机610与所述主控制器600之间通信连接的方式不限，只要保证所述上位机610与所述主控制器600之间可以相互通信，以实现人机交互的功能即可。在一个实施例中，所述上位机610与所述主控制器600可通过光纤进行通信连接。在一个实施例中，所述上位机610与所述主控制器600可通过无线数据传输的方式进行通信连接。在一个实施例中，所述无线数据传输的方式可以是蓝牙、WIFI等。
综上所述，本申请将所述第一控制器200与所述第一开关组件100的第一预设参考电位电连接、将所述第二控制器400与所述第二开关组件300的第二预设参考电位电连接，通过所述第一开关组件100、所述第一控制器200、所述第二开关组件300和所述第二控制器400的配合，能够降低控制器与主功率回路之间的绝缘电压，从而可降低所述断路器装置10的绝缘设计的难度，同时提高所述断路器装置10的可靠性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种断路器装置，其特征在于，包括：
第一开关组件，串联于电源的正极和负载之间，所述第一开关组件包括多个串联的第一开关单元；
第一控制器，电连接于所述第一开关组件的第一预设参考电位，所述第一预设参考电位设置于所述第一开关组件的中点电位的位置，所述第一控制器与每个所述第一开关单元之间通过第一变压单元进行电磁耦合，所述第一控制器用以通过所述第一变压单元控制每个所述第一开关单元的导通与断开；
第二开关组件，串联于所述电源的负极和所述负载之间，所述第二开关组件包括多个串联的第二开关单元；
第二控制器，电连接于所述第二开关组件的第二预设参考电位，所述第二预设参考电位设置于所述第二开关组件的中点电位的位置，所述第二控制器与每个所述第二开关单元之间通过第二变压单元进行电磁耦合，所述第二控制器用以通过所述第二变压单元控制每个所述第二开关单元的导通与断开。
2.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关组件包括N个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000011
和第
Figure FDA0003353659870000012
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括N个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000013
和第
Figure FDA0003353659870000014
个所述第二开关单元之间；
N为偶数。
3.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000015
和第
Figure FDA0003353659870000016
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000021
和第
Figure FDA0003353659870000022
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
4.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000023
和第
Figure FDA0003353659870000024
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000025
和第
Figure FDA0003353659870000026
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
5.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000027
和第
Figure FDA0003353659870000028
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure FDA0003353659870000029
和第
Figure FDA00033536598700000210
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
6.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关组件包括n个串联的第一开关单元，所述第一预设参考电位的位置为第
Figure FDA00033536598700000211
和第
Figure FDA00033536598700000212
个所述第一开关单元之间；
所述第二开关组件包括n个串联的第二开关单元，所述第二预设参考电位的位置为第
Figure FDA00033536598700000213
和第
Figure FDA00033536598700000214
个所述第二开关单元之间；
n为奇数。
7.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关单元包括：
多个并联的第一开关组串，每个所述第一开关组串包括多个串联的第一开关管。
8.根据权利要求7所述的断路器装置，其特征在于，所述第二开关单元包括：
多个并联的第二开关组串，每个所述第二开关组串包括多个串联的第二开关管。
9.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一开关单元包括多个并联或串联的第一开关管。
10.根据权利要求9所述的断路器装置，其特征在于，所述第二开关单元包括多个并联或串联的第二开关管。
11.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，还包括：
第一散热器，至少一个所述第一开关单元设置在所述第一散热器上。
12.根据权利要求11所述的断路器装置，其特征在于，还包括：
第二散热器，至少一个所述第二开关单元设置在所述第二散热器上。
13.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，还包括：
主控制器，分别与所述第一控制器和所述第二控制器通信连接。
14.一种断路器系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-12任一项所述的断路器装置，多个所述断路器装置串联，所述断路器系统还包括：
主控制器，每个所述断路器装置的所述第一控制器和所述第二控制器均与所述主控制器通信连接。
15.根据权利要求14所述的断路器系统，其特征在于，还包括：
上位机，与所述主控制器通信连接。
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