CN115133508A - 一种高压直流开断的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流开断的方法，设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈、第一接触器和第二接触器；第二接触器并联一个第一开关管；低压控制电路包括与门逻辑电路、控制芯片和控制线圈；第一接触器、第二接触器和第一开关管均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法步骤如下：S11)控制信号接收端接收到断开信号时，第二接触器由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；S12)第一开关管由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；S13)第一接触器由闭合状态变为断开状态。本发明中以接触器为核心设置高压直流开断的方法，实现了断路器的全部功能且降低了直流开断装置的成本，提高了产品性能。
Description
技术领域
本发明属于高压直流开断技术领域，具体地说涉及一种高压直流开断的控制方法。
背景技术
大容量直流母线电流的开断工作主要由断路器完成，断路器成本高体积大、重量大，寿命短，负载与高压完全断开时间长；而且正常断路器的电弧熄灭时间为10ms；目前市场上缺乏一种低成本，低重量，可靠性高器件代替断路器和高压直流开端的方法。
申请公布号为CN103532091A的专利公开了一种机电一体化高压直流断路器的开断方法包括以下步骤：当高压直流侧发生短路故障、电流和电流上升陡度达到相应的开断设定值时，超快速机械开关立即动作，以超快的刚分速度使触头分离，形成物理间隙并产生电弧，随即给电力电子开关发出开断指令；电力电子开关快速开断短路电流，使超快速机械开关触头间的电弧熄灭形成隔离断口；超快速机械开关触头分离至最终分闸位置且避雷器中的电流衰减为零时，断路器完成整个开断过程，将高压直流输电电网与故障线路隔离。上述发明的技术方案存在燃弧时间、负载与高压侧断开所需要的时间较长且使用断路器成本高，重量大，体积大。
有鉴于此特提出本申请。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种高压直流开断的控制方法，解决了大幅度降低直流开断装置的成本、重量，提高产品性能，延长装置寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种高压直流开断的控制方法设置有高压主电路和低压控制电路；所述高压主电路依次串联了线圈、第一接触器和第二接触器；所述第二接触器并联一个第一开关管；
所述低压控制电路包括与门逻辑电路、控制芯片和控制线圈；
所述第一接触器、所述第二接触器和所述第一开关管均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端接收到断开信号时，所述第二接触器由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)所述第一开关管由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)所述第一接触器由闭合状态变为断开状态。
进一步的，所述第一接触器、所述第二接触器和所述第一开关管均处于闭合状态时所述第一开关管被短路。
进一步的，步骤S11)中当控制信号接收端接收到断开信号时，所述第二接触器由闭合状态变为断开状态产生电弧。
进一步的，所述电弧电压被限制在所述第一开关管导通电压水平；所述电弧迅速熄灭，能量杯转移至所述第一开关管支路。
进一步的，步骤S12)中所述第一开关管由闭合状态变为断开状态时负载与高压侧断开。
进一步的，步骤S13)中所述第一接触器由闭合状态变为断开状态时所述第一开关管(V1)与高压侧隔离。
进一步的，所述第一接触器、所述第二接触器和所述第一开关管均处于断开状态时当控制信号接收端接收到闭合信号后的控制方法具体步骤如下：
S21)当控制信号接收端5接收到闭合信号后所述第一接触器先闭合；
S22)所述第二接触器闭合。
进一步的，步骤S21)中所述第一接触器先闭合延时至t2时间后所述第一开关管导通。
进一步的，步骤S22)中延时至t3时间后所述第二接触器闭合，所述第一开关管短路。
进一步的，所述低压控制电路还包括磁控开关；当高压主电路电流上升时，线圈(A)产生的感应磁场强度上升至所述磁控开关动作阈值时磁控开关断开，低压控制电路失电，等价于控制信号接收端(5)接收到断开信号。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
高压直流开断的控制方法以及设置的高压主电路和低压控制电路解决了大幅度降低直流开断装置的成本、重量，提高产品性能，延长装置寿命。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1低压控制电路接收到断开信号后的控制方法逻辑示意图；
图2低压控制电路中控制信号接收端接收到闭合信号后的控制方法；
图3低压控制电路断开前各器件动作时序图；
图4低压控制电路闭合时刻各器件动作时序图；
图5高压主电路结构示意图；
图6低压控制电路结构示意图。
图中：Q1、第一接触器；Q2、第二接触器；A、线圈；V1、第一开关管；V2、第二开关管；V3、第三开关管；1、脱扣单元；2、主控制单元；3、间接控制单元；5、控制信号接收端；11、逻辑门电路；GH、干簧管；QM1、第一控制线圈；QM2、第二控制线圈。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图3所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时第一开关管V1被短路；
其中，逻辑门电路11可以通过高电平新号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1和图3所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
当控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态产生电弧；
电弧电压被限制在第一开关管V1导通电压水平；电弧迅速熄灭，能量被转移至第一开关管V1支路。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1和图3所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
第一开关管V1由闭合状态变为断开状态时负载与高压侧断开。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1和图3所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑电路门11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
Q1接触器由闭合状态变为断开状态时第一开关管V1与高压侧隔离。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1、图2、图3和图4所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于断开状态时当控制信号接收端5接收到闭合信号后的控制方法具体步骤如下：
S21)当控制信号接收端5接收到闭合信号后第一接触器Q1先闭合；
S22)第二接触器Q2闭合；
步骤S21)中第一接触器Q1先闭合延时至t2时间后第一开关管V1导通。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1、图2、图3和图4所示，作为另一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于断开状态时当控制信号接收端5接收到闭合信号后的控制方法具体步骤如下：
S21)当控制信号接收端5接收到闭合信号后第一接触器Q1先闭合；
S22)第二接触器Q2闭合；
步骤S22)中延时至t3时间后第二接触器Q2闭合，第一开关管V1短路。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11不唯一，优先采用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管。
如图1和图3所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法；设置有高压主电路和低压控制电路；高压主电路依次串联了线圈A、第一接触器Q1和第二接触器Q2；第二接触器Q2并联一个第一开关管V1；
低压控制电路包括逻辑门电路11、控制芯片4和控制线圈；
第一接触器Q1、第二接触器Q2和第一开关管V1均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端5接收到断开信号时，第二接触器Q2由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)第一开关管V1由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)第一接触器Q1由闭合状态变为断开状态；
所述低压控制电路还包括磁控开关；当高压主电路电流上升时，线圈A产生的感应磁场强度上升至磁控开关动作阈值时干簧管GH断开，低压控制电路失电，等价于控制信号接收端5接收到断开信号。
其中，逻辑门电路11可以通过高电平信号或低电平信号实现逻辑运算；
设置开关管可以更好的控制电流的截止和导通；
低压控制电路间接控制高压主电路通断有利于低电压弱电流控制高电压强电流；
逻辑门电路11具体电路结构不唯一，优先选用与门逻辑电路；
第一开关管V1具体结构型号不唯一，优先选用三极管；
磁控开关具体结构型号不唯一，优先选用干簧管。
如图5和图6所示，作为一种实施方式，本发明提供一种高压直流开断的控制方法所适用的其中一种电路结构：高压主电路和控制模块；高压主电路依次串联连接有第一接触器Q1和第二接触器Q2；第一接触器Q1一端与第二接触器Q2串联；第一接触器Q1另一端串联有线圈；第二接触器Q2并联有第一开关管V1；
控制模块通过控制第一接触器Q1和第二接触器Q2间接控制高压主电路通断。
进一步的，控制模块包括脱扣单元1、主控制单元2和间接控制单元3；脱扣单元1与线圈A并排放置；主控制单元2一端与脱扣单元1电性连接；间接控制单元3与主控制单元2另一端电性连接；脱扣单元1、主控制单元2和间接控制单元3依次连接组成低压控制电路。
其中，脱扣单元1包括逻辑门电路11；逻辑门电路11一端与主控制单元2电性连接；
逻辑门电路11另一端分出两个支路，分别为第六支路和第七支路；其中，第六支路串联有干簧管GH；干簧管GH另一端接电源；第七支路串联有控制信号接收端5。
主控制单元2内部设置有控制芯片；控制芯片设置有若干引脚；其中，包括栅极信号引脚和使能信号引脚，使能信号引脚与逻辑门电路11电性连接。
间接控制单元3包括第二开关管V2和第三开关管V3；第二开关V2管中的第一支路与控制芯片电性连接；第三开关管V3中的第四支路与控制芯片电性连接。
第二开关管V2中的第二支路与第三开关管V3电性连接；第二开关管V2中的第三支路串联有第一控制线圈QM1；第三开关管V3中的第五支路串联有第二控制线圈QM2；第二控制线圈QM2另一端与第一控制线圈QM1另一端汇合后接地；第二开关管V2中的第二支路接入电源电压；
线圈A套设安装在直流母线上；线圈A内布置铁芯，用于导磁以控制干簧管GH。
其中，本申请具备断路器较强的灭弧能力和过流脱扣功能，同时具有接触器所具有的成本低，重量轻的特点，进一步增强了对大容量直流电流的开断能力，提高装置的工作寿命；本发明的燃弧时间为t2-t1；其中，t2-t1小于15us；延时时间为t3-t2；其中，t3-t2小于3ms；3ms电流全部换流至V11支路；以现有成熟断路器燃弧时间为10ms左右，动作寿命800次，总燃弧寿命80秒，本装置在实现同样的燃弧寿命时，可以动作(8s/4ms＝2000)次。4ms＝us+3ms；
逻辑门电路11具体电路结构不唯一，优先采用与门逻辑电路。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种高压直流开断的控制方法，设置有高压主电路和低压控制电路；其特征在于：
所述高压主电路依次串联了线圈(A)、第一接触器(Q1)和第二接触器(Q2)；所述第二接触器(Q2)并联一个第一开关管(V1)；
所述低压控制电路包括逻辑门电路(11)、控制芯片(4)和控制线圈；
所述第一接触器(Q1)、所述第二接触器(Q2)和所述第一开关管(V1)均处于闭合状态时低压控制电路接收到断开信号后的控制方法具体步骤如下：
S11)控制信号接收端(5)接收到断开信号时，所述第二接触器(Q2)由闭合状态变为断开状态，延时断开状态至t2时间；
S12)所述第一开关管(V1)由闭合状态变为断开状态；延时断开状态至t2时间后；
S13)所述第一接触器(Q1)由闭合状态变为断开状态。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：所述第一接触器(Q1)、所述第二接触器(Q2)和所述第一开关管(V1)均处于闭合状态时所述第一开关管(V1)被短路。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：步骤S11)中当控制信号接收端(5)接收到断开信号时，所述第二接触器(Q2)由闭合状态变为断开状态产生电弧。
4.根据权利要求3所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：所述电弧电压被限制在所述第一开关管(V1)导通电压水平；所述电弧迅速熄灭，能量被转移至所述第一开关管(V1)支路。
5.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：步骤S12)中所述第一开关管(V1)由闭合状态变为断开状态时负载与高压侧断开。
6.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：步骤S13)中所述Q1接触器由闭合状态变为断开状态时所述第一开关管(V1)与高压侧隔离。
7.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：所述第一接触器(Q1)、所述第二接触器(Q2)和所述第一开关管(V1)均处于断开状态时当控制信号接收端(5)接收到闭合信号后的控制方法具体步骤如下：
S21)当控制信号接收端(5)接收到闭合信号后所述第一接触器(Q1)先闭合；
S22)所述第二接触器(Q2)闭合。
8.根据权利要求7所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：步骤S21)中所述第一接触器(Q1)先闭合延时至t2时间后所述第一开关管(V1)导通。
9.根据权利要求7所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：步骤S22)中延时至t3时间后所述第二接触器(Q2)闭合，所述第一开关管(V1)短路。
10.根据权利要求1所述的一种高压直流开断的控制方法，其特征在于：所述低压控制电路还包括磁控开关；当高压主电路电流上升时，线圈(A)产生的感应磁场强度上升至所述磁控开关动作阈值时磁控开关断开，低压控制电路失电，等价于控制信号接收端(5)接收到断开信号。
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| CN115133508A true CN115133508A (zh) | 2022-09-30 |
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| CN202210881626.2A Pending CN115133508A (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种高压直流开断的控制方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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