CN110661242B - 直流输电装置、浪涌控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种浪涌控制电路，包括吸收电路、开关组和第一控制电路。吸收电路包括吸收元件和旁路开关。吸收元件与旁路开关串联连接。开关组并联于吸收电路的两端。第一控制电路分别与开关组和旁路开关电连接。第一控制电路用以检测浪涌控制电路的电流或电流增长率。正常工作时，第一控制电路控制开关组和旁路开关同时导通，使得电流流经开关组；当第一控制电路检测到的电流大于或等于第一电流预设值，或者电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，第一控制电路控制开关组断开，使得电流流经吸收电路；当第一控制电路检测到的电流小于第二电流预设值时，第一控制电路控制旁路开关断开。本申请提供一种浪涌控制方法。本申请提供一种直流输电装置。

Description

直流输电装置、浪涌控制电路及方法

技术领域

本申请涉及电气设备技术领域，特别是涉及直流输电装置、浪涌控制电路及方法。

背景技术

浪涌吸收电路广泛应用于电气设备中，用于避免电气设备受到雷击、操作过电压等瞬态过电压的冲击而遭受损坏。浪涌吸收电路的吸收元件通常为非线性电阻，在承受电压低于最大连续工作电压时，非线性电阻的阻值很大，流过该非线性电阻的电流很小。当承受的电压超过最大连续工作电压时，随着电压的增加，保护电路的非线性电阻的阻值迅速下降，流过该非线性电阻的电流迅速增大，使浪涌电流得以泻放，以此达到保护设备的目的。

目前的浪涌吸收电路，通常将非线性电阻元件直接并联在被保护设备两端。由于非线性电阻元件本身的特性限制，达到额定放电电流时的电压远高于其额定电压。造成浪涌吸收电路所保护的电气设备在过浪涌电流到来时要承受相当高的电压，增加了设备的设计耐压需求。

发明内容

基于此，有必要针对现有浪涌吸收电路在使用时增加被保护设备的设计耐压需求的问题，提供一种直流输电装置、浪涌控制电路及方法。

一种浪涌控制电路，包括：

吸收电路，包括吸收元件和旁路开关，所述吸收元件与所述旁路开关相互串联连接；

开关组，并联连接于所述吸收电路的两端；以及

第一控制电路，分别与所述开关组和所述旁路开关电连接；所述第一控制电路用以检测所述浪涌控制电路的电流或电流增长率；正常工作时，所述第一控制电路控制所述开关组和所述旁路开关同时导通，使得所述电流流经所述开关组；当所述第一控制电路检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第一控制电路控制所述开关组断开，使得所述电流流经所述吸收电路，当所述第一控制电路检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第一控制电路控制所述旁路开关断开。

在其中一个实施例中，所述吸收元件包括压敏电阻；所述旁路开关包括绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管。

在其中一个实施例中，所述吸收元件的数量为一个，所述旁路开关的数量为多个。

在其中一个实施例中，所述吸收元件的数量为多个，所述旁路开关的数量为一个。

在其中一个实施例中，所述浪涌控制电路还包括：

保护电路，并联连接于所述旁路开关的两端。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括：

稳压管，所述稳压管的阴极连接所述旁路开关的第一端，所述稳压管的阳极连接所述旁路开关的第二端。

在其中一个实施例中，所述吸收元件的数量为多个，所述旁路开关的数量为多个。

在其中一个实施例中，所述浪涌控制电路还包括：

多个保护电路，每一个所述保护电路并联连接于每一个所述旁路开关的两端。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括：

稳压管，所述稳压管的阴极连接所述旁路开关的第一端，所述稳压管的阳极连接所述旁路开关的第二端。

在其中一个实施例中，所述开关组包括：

多个功率半导体开关，多个所述功率半导体开关相互串联连接。

在其中一个实施例中，所述第一控制电路包括：

检测器，用以检测并输出所述电流或所述电流增长率；以及

第一控制器，与所述检测器通信连接；正常工作时，用以控制所述开关组和所述旁路开关同时导通；以及将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或者将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；当所述电流大于或等于所述第一电流预设值或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制器控制所述开关组断开；以及将所述电流与所述第二电流预设值进行比较，当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制器控制所述旁路开关断开。

在其中一个实施例中，所述第一控制电路包括：

信号采集单元，用以检测所述电流或所述电流增长率并比较所述电流与所述第一电流预设值或者比较所述电流增长率与所述电流变化率预设值，以及比较所述电流与所述第二电流预设值，当所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述信号采集单元输出第一关断信号；当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述信号采集单元输出第二关断信号；以及

第一控制器，与所述信号采集单元通信连接，正常工作时，用以控制所述开关组和所述旁路开关同时导通，以及根据所述第一关断信号控制所述开关组断开；以及根据所述第二关断信号控制所述旁路开关断开。

一种浪涌控制方法，应用于如上述任一项实施例所述浪涌控制电路，所述控制方法包括：

通过所述第一控制电路检测所述浪涌控制电路的电流或电流增长率，并将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；

若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路控制所述开关组断开，使得所述电流流经所述吸收电路；

并将所述电流与所述第二电流预设值进行比较；

若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路控制所述旁路开关断开。

在其中一个实施例中，所述通过所述第一控制电路检测所述浪涌控制电路的电流或电流增长率，并将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较的步骤之前，所述控制方法还包括：

通过所述第一控制电路控制所述开关组和所述旁路开关同时导通，使得所述电流流经所述开关组。

在其中一个实施例中，所述若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路控制所述开关组断开，使得所述电流流经所述吸收电路的步骤包括：

若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路输出第一关断信号，并根据所述第一关断信号控制所述开关组断开，使得所述第一电流流经所述吸收电路。

在其中一个实施例中，若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路控制所述旁路开关断开的步骤包括：

若所述电流小于所述第二电流预设值，则所述第一控制电路输出第二关断信号，以及根据所述第二关断信号控制所述旁路开关断开。

一种直流输电装置，包括：

电源；

负载，与所述电源电耦接；

多个串联的开关单元，分别与所述电源和所述负载电连接，并形成闭合回路；其中，所述开关单元包括吸收电路和开关组，所述开关组并联连接于所述吸收电路的两端；所述吸收电路包括吸收元件和旁路开关，所述吸收元件与所述旁路开关相互串联连接；

第二控制电路，与每一个所述开关单元的所述开关组和所述旁路开关电连接，所述第二控制电路用以检测所述开关单元的电流或电流增长率，正常工作时，所述第二控制电路控制所述开关组和所述旁路开关同时导通，使得所述电流流经所述开关组；当所述第二控制电路检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第二控制电路控制所述开关组断开，使得所述电流流经所述吸收电路；当所述第二控制电路检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第二控制电路控制所述旁路开关断开。

在其中一个实施例中，所述第二控制电路包括：

检测器，用以检测并输出所述电流或所述电流增长率；以及

第一控制器，与所述检测器通信连接；正常工作时，用以控制所述开关组和所述旁路开关同时导通；以及将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或者将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；当所述电流大于或等于所述第一电流预设值或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制器控制所述开关组断开；以及将所述电流与所述第二电流预设值进行比较，当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制器控制所述旁路开关断开。

与现有技术相比，本申请将所述吸收元件和所述旁路开关串联连接，利用所述吸收元件和所述旁路开关构成的所述吸收电路以及所述第一控制电路的配合，能够降低所述吸收电路在调整电流浪涌时的钳位电压，从而降低所述开关组的设计耐压需求，降低损耗。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的浪涌控制电路的电路框图；

图2为本申请一实施例提供的浪涌控制电路的电路结构示意图一；

图3为本申请一实施例提供的浪涌控制电路的电路结构示意图二；

图4为本申请一实施例提供的浪涌控制方法的流程图；

图5为本申请一实施例提供的直流输电装置的电路框图。

10 浪涌控制电路

100 吸收电路

110 吸收元件

111 压敏电阻

120 旁路开关

121 绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管

20 直流输电装置

21 电源

22 负载

23 开关单元

24 第二控制电路

200 开关组

210 多个功率半导体开关

300 第一控制电路

310 检测器

320 第一控制器

330 信号采集单元

400 保护电路

410 稳压管

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“耦接”或“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浪涌控制电路10，包括吸收电路100、开关组200和第一控制电路300。所述吸收电路100包括吸收元件110和旁路开关120。所述吸收元件110与所述旁路开关120相互串联连接。所述开关组200并联连接于所述吸收电路100的两端。所述第一控制电路300分别与所述开关组200和所述旁路开关120电连接。所述第一控制电路300用以检测所述浪涌控制电路10的电流或电流增长率。

正常工作时，所述第一控制电路300控制所述开关组200和所述旁路开关120同时导通，使得所述电流流经所述开关组200。当所述第一控制电路300检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第一控制电路300控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100。当所述第一控制电路300检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第一控制电路300控制所述旁路开关220断开。

可以理解，所述吸收元件110的具体结构不做具体的限定，只要所述吸收元件110具有承受的电压超过最大连续工作电压时，随着电压的增加，所述吸收元件110的电阻的阻值迅速下降，流过吸收元件110的电流迅速增大的功能即可。所述吸收元件110的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述吸收元件110可为氧化锌压敏电阻。在一个实施例中，所述吸收元件110也可为其它非线性电阻元件(除了氧化锌压敏电阻)。

可以理解，所述吸收元件110的数量不做具体的限定，只要保证所述吸收元件110具有承受的电压超过最大连续工作电压时，随着电压的增加，所述吸收元件110的电阻的阻值迅速下降，流过吸收元件110的电流迅速增大的功能即可。所述吸收元件110的具体数量，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述吸收元件110的数量可为一个。在一个实施例中，所述吸收元件110的数量也可为多个。

可以理解，所述旁路开关120的具体结构不做具体的限定，只要保证能够控制所述吸收电路100的导通与断开即可。所述旁路开关120的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述旁路开关120可以是绝缘栅双极型晶体管。在一个实施例中，所述旁路开关120可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管。

可以理解，所述旁路开关120的具体数量不做具体的限定，只要保证能够控制所述吸收电路100的导通与断开即可。所述旁路开关120的具体数量，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述旁路开关120的数量可为一个。在一个实施例中，所述旁路开关120的数量也可为多个。

在一个实施例中，所述开关组200的具体结构组成，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述开关组200可由多个金属-氧化物半导体场效应晶体管串联构成。在一个实施例中，所述开关组200也可由多个绝缘栅双极型晶体管串联构成。在一个实施例中，所述开关组200也可由一个金属-氧化物半导体场效应晶体管和多个绝缘栅双极型晶体管串联构成。在一个实施例中，所述开关组200也可由多个金属-氧化物半导体场效应晶体管和一个绝缘栅双极型晶体管串联构成。在一个实施例中，所述开关组200也可由多个金属-氧化物半导体场效应晶体管和多个绝缘栅双极型晶体管串联构成。

可以理解，所述第一控制电路300的具体结构不做具体的限定，只要能检测所述浪涌控制电路10的电流或电流增长率以及控制所述开关组200和所述旁路开关120的导通与断开即可。所述第一控制电路300的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一控制电路300可由检测传感器和控制器组成。在一个实施例中，所述第一控制电路300也可由检测传感器和MCU组成。

可以理解，所述第一电流预设值的具体数值，可根据实际需求进行设定。在一个实施例中，所述旁路开关120的电压与所述吸收元件110的额定电压之和高于所述开关组200的工作电压。当所述浪涌控制电路10正常工作时，所述开关组200和所述旁路开关120同时导通，当所述第一控制电路300检测到的所述电流大于或等于所述第一电流预设值，可通过所述第一控制电路300控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100，直到所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路300才会控制所述吸收电路100中的所述旁路开关220断开。通过所述第一控制电路300以及所述吸收电路100和所述旁路开关120的配合，可以有效降低发生电流浪涌时被保护设备或元件(即所述开关组200)两端承受的电压，从而降低了设备或元件的设计耐压需求。

可以理解，所述电流变化率预设值的具体数值，可根据实际需求进行设定。在一个实施例中，所述旁路开关120的电压与所述吸收元件110的额定电压之和高于所述开关组200的工作电压。当所述浪涌控制电路10在正常工作时，所述开关组200和所述旁路开关120同时导通，当所述第一控制电路300检测到的所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，可通过所述第一控制电路300控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100，直到所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路300才会控制所述旁路开关220断开。通过所述第一控制电路300以及所述吸收电路100和所述旁路开关120的配合，可以有效降低发生电流浪涌时被保护设备或元件(即所述开关组200)两端承受的电压，从而降低了设备或元件的设计耐压需求。

本实施例中，将所述吸收元件110和所述旁路开关120串联连接，利用所述吸收元件110和所述旁路开关120构成的所述吸收电路100以及所述第一控制电路300的配合，能够降低所述吸收电路100在调整电流浪涌时的钳位电压，从而降低所述开关组200的设计耐压需求，降低损耗。

请参见图2，在一个实施例中，所述吸收元件110包括压敏电阻111。所述旁路开关120包括绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管121。在一个实施例中，所述压敏电阻111可选用氧化锌压敏电阻。在一个实施例中，所述压敏电阻111也可选用氧化钛压敏电阻。利用所述压敏电阻111伏安特性的限制，配合所述绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管121，可以有效降低发生电流浪涌时被保护设备或元件(即所述开关组200)两端承受的电压，进而降低了设备或元件的设计耐压需求。

在一个实施例中，所述吸收元件110的数量可为一个；而所述旁路开关120的数量为多个。在一个实施例中，所述吸收元件110的数量也可为多个；而所述旁路开关120的数量为一个。在一个实施例中，所述吸收元件110的数量可为多个，而所述旁路开关120的数量也为多个。所述吸收元件110和所述旁路开关120的具体数量可根据实际需求进行设定。

在一个实施例中，所述浪涌控制电路10还包括保护电路400。所述保护电路400并联连接于所述旁路开关120的两端。可以理解，所述保护电路400的具体结构不做具体的限定，不仅具有保护所述旁路开关120，避免所述旁路开关120损坏的功能，利用所属保护电路400的电压钳位特性，在静态确保所述旁路开关120两端的电压不超过器件所能承受的电压范围，从而实现了所述旁路开关120与所述吸收元件110分压的合理分配，降低所述旁路开关120的设计电压。在一个实施例中，所述保护电路400可由稳压管410构成。

具体的，所述稳压管410的阴极连接所述旁路开关120的第一端，所述稳压管410的阳极连接所述旁路开关120的第二端，即所述稳压管410并联连接于所述旁路开关120的两端。在所述旁路开关120关断状态下，确保所述旁路开关120分压不超过设定值。通过这种连接结构可以降低所述旁路开关120的设计耐压，从而降低所述旁路开关120的成本。在一个实施例中，所述保护电路400也可由TVS管或者Zener二极管构成。

在一个实施例中，所述保护电路400的个数不限，可以是一个，也可以为多个。在一个实施例中，当所述保护电路400的个数为多个时，可在每一个所述旁路开关120的两端均并联连接一个所述保护电路400。当所述保护电路400的个数为一个时，可将所述保护电路400并联连接在所述旁路开关120的两端。在一个实施例中，所述保护电路400的具体结构可采用上述实施例所述的结构，这里就不做重复描述。在一个实施例中，通过在所述旁路开关120的两端并联连接所述保护电路400，可以降低所述旁路开关120的设计耐压，进而降低所述旁路开关120的成本。

在一个实施例中，所述开关组200包括多个功率半导体开关210。多个所述功率半导体开关210相互串联连接。在一个实施例中，所述功率半导体开关210可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管。在一个实施例中，所述功率半导体开关210也可以是绝缘栅双极型晶体管。

在一个实施例中，所述第一控制电路300包括检测器310和第一控制器320。所述检测器310用以检测并输出所述电流或所述电流增长率。所述第一控制器320与所述检测器310通信连接。正常工作时，所述第一控制器320用以控制所述开关组200和所述旁路开关120同时导通。所述第一控制器320将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或者将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较。当所述电流大于或等于所述第一电流预设值或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制器320控制所述开关组100断开。以及所述第一控制器320将所述电流与所述第二电流预设值进行比较，当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制器320控制所述旁路开关300断开。

可以理解，所述第一控制器320与所述检测器310通信连接的方式不限，只要保证所述第一控制器320与所述检测器310之间通信即可。所述第一控制器320与所述检测器310之间具体的通信方式，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一控制器320可通过射频信号与所述检测器310通信。在一个实施例中，所述第一控制器320也可通过蓝牙或WIFI与所述检测器310通信。

在一个实施例中，通过所述第一控制器320将所述电流与所述第一电流预设值进行比较是指：通过所述第一控制器320将所述电流与所述第一电流预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流大于或等于所述第一电流预设值，此时可通过所述第一控制器320控制所述开关组100断开。在一个实施例中，也可将所述电流与所述第一电流预设值进行商值比较，即所述电流与所述第一电流预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，通过所述第一控制器320将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较是指：通过所述第一控制器320将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，此时可通过所述第一控制器320控制所述开关组100断开。在一个实施例中，也可将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行商值比较，即所述电流增长率与所述电流变化率预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述电流与所述第二电流预设值进行比较的方式也可采用上述实施例所述的方式，这里就不做重复的描述。在一个实施例中，当所述电流小于所述第二电流预设值时，可通过所述第一控制器320控制所述旁路开关300断开。通过所述第一控制器320与所述检测器310的配合，可及时控制所述开关组100断开以及所述旁路开关300的断开，能够有效的避免所述开关组100的损坏。

请参见图3，在一个实施例中，所述第一控制电路300包括信号采集单元330和第一控制器320。所述信号采集单元330用以检测所述电流或所述电流增长率并比较所述电流与所述第一电流预设值或者比较所述电流增长率与所述电流变化率预设值，以及比较所述电流与所述第二电流预设值。当所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述信号采集单元330输出第一关断信号。当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述信号采集单元330输出第二关断信号。

所述第一控制器320与所述信号采集单元330通信连接。正常工作时，用以控制所述开关组200和所述旁路开关120同时导通。所述第一控制器320根据所述第一关断信号控制所述开关组200断开。所述第一控制器320根据所述第二关断信号控制所述旁路开关120断开。

在一个实施例中，所述信号采集单元330用以将所述电流与所述第一电流预设值进行比较是指：通过所述信号采集单元330将所述电流与所述第一电流预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流大于或等于所述第一电流预设值，此时可通过所述信号采集单元330输出第一关断信号。在一个实施例中，也可将所述电流与所述第一电流预设值进行商值比较，即所述电流与所述第一电流预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述信号采集单元330用以将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较是指：通过所述信号采集单元330将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，此时可通过所述信号采集单元330输出第一关断信号。在一个实施例中，也可将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行商值比较，即所述电流增长率与所述电流变化率预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述电流与所述第二电流预设值进行比较的方式也可采用上述实施例所述的方式，这里就不做重复的描述。在一个实施例中，当所述电流小于所述第二电流预设值时，可通过所述信号采集单元330输出第二关断信号。

可以理解，所述第一控制器320与所述信号采集单元330通信连接的方式不限，只要保证所述第一控制器320与所述信号采集单元330之间通信即可。所述第一控制器320与所述信号采集单元330之间具体的通信方式，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一控制器320可通过射频信号与所述信号采集单元330通信。在一个实施例中，所述第一控制器320也可通过蓝牙或WIFI与所述信号采集单元330通信。

在一个实施例中，所述第一控制器320接收所述信号采集单元330发送的所述第一关断信号或所述第二关断信号。在一个实施例中，所述第一控制器320根据所述第一关断信号控制所述开关组200断开。在一个实施例中，所述第一控制器320根据所述第二关断信号控制所述旁路开关120断开。通过所述第一控制器320与所述信号采集单元330的配合，可及时控制所述开关组100断开以及所述旁路开关300的断开，能够有效的避免所述开关组200的损坏。

请参见图4，本申请一实施例提供一种浪涌控制方法，应用于如上述任一项实施例所述浪涌控制电路10，所述控制方法包括：

S102：通过所述第一控制电路300检测所述浪涌控制电路10的电流或电流增长率，并将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较。

在一个实施例中，所述第一控制电路300的具体结构可采用上述实施例所述的结构，这里就不重复描述。在一个实施例中，通过所述第一控制电路300将所述电流与所述第一电流预设值进行比较是指：通过所述第一控制电路300将所述电流与所述第一电流预设值进行差值比较，得到差值比较结果。在一个实施例中，也可将所述电流与所述第一电流预设值进行商值比较，即所述电流与所述第一电流预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，通过所述第一控制电路300将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较是指：通过所述第一控制电路300将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行差值比较，得到差值比较结果。在一个实施例中，也可将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行商值比较，即所述电流增长率与所述电流变化率预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

S104：若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路300控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100；并将所述电流与所述第二电流预设值进行比较。

在一个实施例中，只有在所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制电路300才会控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100。在一个实施例中，将所述电流与所述第二电流预设值进行比较的方式可采用上述实施例所述的方式，即差值比较或商值比较，这里就不重复描述。

S106：若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路300控制所述旁路开关220断开。

在一个实施例中，当所述电流小于所述第二电流预设值时，即所述吸收电路100中的所述电流处在安全范围内，则所述第一控制电路300才会控制所述旁路开关220断开，以避免所述开关组200的损坏。

在一个实施例中，在步骤S102之前，所述控制方法还包括：通过所述第一控制电路300控制所述开关组200和所述旁路开关120同时导通，使得所述电流流经所述开关组200。在一个实施例中，所述开关组200和所述旁路开关120的具体结构可采用上述实施例所述的结构。

在一个实施例中，所述若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路300控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100的步骤包括：若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路300输出第一关断信号，并根据所述第一关断信号控制所述开关组200断开，使得所述第一电流流经所述吸收电路100。

在一个实施例中，当所述电流大于或等于所述第一电流预设值时，则所述第一控制电路300输出第一关断信号，并根据所述第一关断信号控制所述开关组200断开，使得所述第一电流流经所述吸收电路100。在一个实施例中，当所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制电路300也输出第一关断信号，并根据所述第一关断信号控制所述开关组200断开，使得所述第一电流流经所述吸收电路100。

在一个实施例中，若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路300控制所述旁路开关220断开的步骤包括：若所述电流小于所述第二电流预设值，则所述第一控制电路300输出第二关断信号，以及根据所述第二关断信号控制所述旁路开关120断开。

在一个实施例中，当所述电流小于所述第二电流预设值时，则说明此时所述吸收电路100中的所述电流处在安全范围内，可通过所述第一控制电路300输出第二关断信号，并根据所述第二关断信号控制所述旁路开关120断开。

请参见图5，本申请一实施例提供一种直流输电装置20，包括电源21、负载22、多个串联的开关单元23和第二控制电路24。所述负载22与所述电源21电耦接。多个串联的所述开关单元23分别与所述电源21和所述负载22电连接，并形成闭合回路。其中，所述开关单元23包括吸收电路100和开关组200。所述开关组200并联连接于所述吸收电路100的两端。所述吸收电路100包括吸收元件110和旁路开关120。所述吸收元件110与所述旁路开关120相互串联连接。

所述第二控制电路24与每一个所述开关组单元23的所述开关组200和所述旁路开关120电连接。所述第二控制电路24用以检测所述开关单元23的电流或电流增长率。正常工作时，所述第二控制电路24控制所述开关组200和所述旁路开关120同时导通，使得所述电流流经所述开关组200。当所述第二控制电路24检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第二控制电路24控制所述开关组200断开，使得所述电流流经所述吸收电路100。当所述第二控制电路24检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第二控制电路24控制所述旁路开关220断开。

在一个实施例中，所述吸收元件110、所述旁路开关120以及所述开关组200的具体结构均可采用上述实施例所述的结构。在一个实施例中，所述电源21可采用传统的电源，比如蓄电池、市电等。

在一个实施例中，所述第二控制电路24将检测到的所述电流与所述电流预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流大于或等于所述第一电流预设值，此时可通过所述第二控制电路24控制所述开关组100断开，使得所述电流流经所述吸收电路100。在一个实施例中，也可将所述电流与所述电流预设值进行商值比较，即所述电流与所述电流预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述第二控制电路24将检测到的所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行差值比较，得到差值比较结果，若所述差值比较结果大于或等于零，则说明所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，此时可通过所述第二控制电路24控制所述开关组100断开，使得所述电流流经所述吸收电路100。在一个实施例中，也可将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行商值比较，即所述电流增长率与所述电流变化率预设值之间的比较方式不限，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述第二控制电路24将所述电流与所述第二电流预设值进行比较的方式，可采用上述实施例所述的方式。在一个实施例中，当所述电流小于第二电流预设值时，所述第二控制电路24控制所述旁路开关220断开。通过所述第二控制电路24可及时控制所述开关组100断开以及所述旁路开关300的断开，能够有效的避免所述开关组200的损坏。

在一个实施例中，所述第二控制电路24的具体结构可采用与上述实施例中所述第一控制电路300相同的结构。在一个实施例中，所述第二控制电路24可包括检测器310和第一控制器320。在一个实施例中，所述第二控制电路24也可包括信号采集单元330和第一控制器320。

综上所述，本申请将所述吸收元件110和所述旁路开关120串联连接，利用所述吸收元件110和所述旁路开关120构成的所述吸收电路100以及所述第一控制电路300的配合，能够降低所述吸收电路100在调整电流浪涌时的钳位电压，从而降低所述开关组200的设计耐压需求，降低损耗。

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 (18)

1.一种浪涌控制电路，其特征在于，包括：

吸收电路(100)，包括吸收元件(110)和旁路开关(120)，所述吸收元件(110)与所述旁路开关(120)相互串联连接；所述吸收元件(110)具有承受的电压超过最大连续工作电压时，随着电压的增加，所述吸收元件(110)的电阻的阻值下降，流过吸收元件(110)的电流迅速增大的功能；

开关组(200)，并联连接于所述吸收电路(100)的两端；以及

第一控制电路(300)，分别与所述开关组(200)和所述旁路开关(120)电连接；所述第一控制电路(300)用以检测所述浪涌控制电路(10)的电流或电流增长率；正常工作时，所述第一控制电路(300)控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通，使得所述电流流经所述开关组(200)；当所述第一控制电路(300)检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第一控制电路(300)控制所述开关组(200)断开，使得所述电流流经所述吸收电路(100)；当所述第一控制电路(300)检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第一控制电路(300)控制所述旁路开关(120)断开。

2.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述吸收元件(110)包括压敏电阻(111)；所述旁路开关(120)包括绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管(121)。

3.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述吸收元件(110)的数量为一个，所述旁路开关(120)的数量为多个。

4.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述吸收元件(110)的数量为多个，所述旁路开关(120)的数量为一个。

5.根据权利要求4所述的浪涌控制电路，其特征在于，还包括：

保护电路(400)，并联连接于所述旁路开关(120)的两端。

6.根据权利要求5所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述保护电路(400)包括：

稳压管(410)，所述稳压管(410)的阴极连接所述旁路开关(120)的第一端，所述稳压管(410)的阳极连接所述旁路开关(120)的第二端。

7.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述吸收元件(110)的数量为多个，所述旁路开关(120)的数量为多个。

8.根据权利要求3或7所述的浪涌控制电路，其特征在于，还包括：

多个保护电路(400)，每一个所述保护电路(400)并联连接于每一个所述旁路开关(120)的两端。

9.根据权利要求8所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述保护电路(400)包括：

稳压管(410)，所述稳压管(410)的阴极连接所述旁路开关(120)的第一端，所述稳压管(410)的阳极连接所述旁路开关(120)的第二端。

10.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述开关组(200)包括：

多个功率半导体开关(210)，多个所述功率半导体开关(210)相互串联连接。

11.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述第一控制电路(300)包括：

检测器(310)，用以检测并输出所述电流或所述电流增长率；以及

第一控制器(320)，与所述检测器(310)通信连接；正常工作时，用以控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通；以及将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或者将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；当所述电流大于或等于所述第一电流预设值或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制器(320)控制所述开关组(100)断开；以及将所述电流与所述第二电流预设值进行比较，当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制器(320)控制所述旁路开关(120)断开。

12.根据权利要求1所述的浪涌控制电路，其特征在于，所述第一控制电路(300)包括：

信号采集单元(330)，用以检测所述电流或所述电流增长率并比较所述电流与所述第一电流预设值或者比较所述电流增长率与所述电流变化率预设值，以及比较所述电流与所述第二电流预设值，当所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述信号采集单元(330)输出第一关断信号；当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述信号采集单元(330)输出第二关断信号；以及

第一控制器(320)，与所述信号采集单元(330)通信连接，正常工作时，用以控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通，以及根据所述第一关断信号控制所述开关组(200)断开；以及根据所述第二关断信号控制所述旁路开关(120)断开。

13.一种浪涌控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7、10-12任一项所述浪涌控制电路(10)，所述控制方法包括：

通过所述第一控制电路(300)检测所述浪涌控制电路(10)的电流或电流增长率，并将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；

若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路(300)控制所述开关组(200)断开，使得所述电流流经所述吸收电路(100)；

并将所述电流与所述第二电流预设值进行比较；

若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路(300)控制所述旁路开关(120)断开。

14.根据权利要求13所述的浪涌控制方法，其特征在于，所述通过所述第一控制电路(300)检测所述浪涌控制电路(10)的电流或电流增长率，并将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较的步骤之前，所述控制方法还包括：

通过所述第一控制电路(300)控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通，使得所述电流流经所述开关组(200)。

15.根据权利要求13所述的浪涌控制方法，其特征在于，若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路(300)控制所述开关组(200)断开，使得所述电流流经所述吸收电路(100)的步骤包括：

若所述电流大于或等于所述第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值，则所述第一控制电路(300)输出第一关断信号，并根据所述第一关断信号控制所述开关组(200)断开，使得所述电流流经所述吸收电路(100)。

16.根据权利要求15所述的浪涌控制方法，其特征在于，若所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制电路(300)控制所述旁路开关(120)断开的步骤包括：

若所述电流小于所述第二电流预设值，则所述第一控制电路(300)输出第二关断信号，以及根据所述第二关断信号控制所述旁路开关(120)断开。

17.一种直流输电装置，其特征在于，包括：

电源(21)；

负载(22)，与所述电源(21)电耦接；

多个串联的开关单元(23)，分别与所述电源(21)和所述负载(22)电连接，并形成闭合回路；其中，所述开关单元(23)包括吸收电路(100)和开关组(200)，所述开关组(200)并联连接于所述吸收电路(100)的两端；所述吸收电路(100)包括吸收元件(110)和旁路开关(120)，所述吸收元件(110)与所述旁路开关(120)相互串联连接；所述吸收元件(110)具有承受的电压超过最大连续工作电压时，随着电压的增加，所述吸收元件(110)的电阻的阻值下降，流过吸收元件(110)的电流迅速增大的功能；

第二控制电路(24)，与每一个所述开关单元(23)的所述开关组(200)和所述旁路开关(120)电连接，所述第二控制电路(24)用以检测所述开关单元(23)的电流或电流增长率，正常工作时，所述第二控制电路(24)控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通，使得所述电流流经所述开关组(200)；当所述第二控制电路(24)检测到的所述电流大于或等于第一电流预设值，或者所述电流增长率大于或等于电流变化率预设值时，所述第二控制电路(24)控制所述开关组(200)断开，使得所述电流流经所述吸收电路(100)；当所述第二控制电路(24)检测到的所述电流小于第二电流预设值时，所述第二控制电路(24)控制所述旁路开关(120)断开。

18.根据权利要求17所述的直流输电装置，其特征在于，所述第二控制电路(24)包括：

检测器(310)，用以检测并输出所述电流或所述电流增长率；以及

第一控制器(320)，与所述检测器(310)通信连接；正常工作时，用以控制所述开关组(200)和所述旁路开关(120)同时导通；以及将所述电流与所述第一电流预设值进行比较或者将所述电流增长率与所述电流变化率预设值进行比较；当所述电流大于或等于所述第一电流预设值或者所述电流增长率大于或等于所述电流变化率预设值时，所述第一控制器(320)控制所述开关组(100)断开；以及将所述电流与所述第二电流预设值进行比较，当所述电流小于所述第二电流预设值时，所述第一控制器(320)控制所述旁路开关(120)断开。

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