CN116545423A - 无散热器混合固态切换开关及其控制方法、装置和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关控制技术领域，提出了一种无散热器混合固态切换开关及其控制方法、装置和介质。无散热器混合固态切换开关用于控制交流电源和负载之间的通断，无散热器混合固态切换开关包括：输入端子，输入端子与交流电源连接；输出端子，输出端子与负载连接；半导体器件，半导体器件的一端与输入端子连接，半导体器件的另一端与输出端子连接；开关元件，开关元件的一端与输入端子连接，开关元件的另一端与输出端子连接；本发明的无散热器混合固态切换开关具有损耗低，无需设置散热器等优点。

Description

无散热器混合固态切换开关及其控制方法、装置和介质

技术领域

本发明涉及开关控制技术领域，具体而言，涉及一种无散热器混合固态切换开关及其控制方法、装置和介质。

背景技术

供电系统需要保证对负荷进行可靠地供电，因此，供电系统设置有电网和电池等多个电源，在电网停电或故障的情况下，可以通过电池对负荷进行供电，现阶段，可以在供电系统中部署机械开关或固态切换开关，通过机械开关或固态切换开关进行电源切换，而现阶段的机械开关存在切换速度较慢、无法保证同步性等问题，现阶段的固态切换开关存在损耗较高等技术问题，导致常规的固态切换开关需要采用较大的散热器进行散热。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的切换开关结构复杂，状态切换速度较慢，损耗较高等技术问题。

为此，本发明的第一个方面在于提出一种无散热器混合固态切换开关。

本发明的第二个方面在于提出一种无散热器混合固态切换开关的控制方法。

本发明的第三个方面在于提出一种无散热器混合固态切换开关的控制装置。

本发明的第四个方面在于提出一种可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的第一个方面，提出了一种无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关用于控制交流电源和负载之间的通断，无散热器混合固态切换开关包括：输入端子，输入端子与交流电源连接；输出端子，输出端子与负载连接；半导体器件，半导体器件的一端与输入端子连接，半导体器件的另一端与输出端子连接；开关元件，开关元件的一端与输入端子连接，开关元件的另一端与输出端子连接；在开关元件处于断开和半导体器件处于闭锁的状态下，输入端子和输出端子之间为断开状态；在开关元件处于闭合和/或半导体器件处于连通的状态下，输入端子和输出端子之间为连通状态；其中，半导体器件的状态切换时长小于开关元件的状态切换时长，开关元件的损耗小于半导体器件的损耗。

本技术方案中的无散热器混合固态切换开关在开关元件处于断开和半导体器件处于闭锁的状态下，输入端子和输出端子之间为断开状态，在开关元件处于闭合和/或半导体器件处于连通的状态下，输入端子和输出端子之间为连通状态，大幅度降低了无散热器混合固态切换开关的损耗，进而无需在无散热器混合固态切换开关中设置散热器，简化了无散热器混合固态切换开关的电路结构，同时大幅度缩减了无散热器混合固态切换开关的状态切换时长，进而提升了无散热器混合固态切换开关的状态切换速度。

根据本发明的第二个方面，提出了一种无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关为第一方面的无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关用于控制供电系统，供电系统用于对负载进行供电，供电系统包括储能变流器、电池、电网和无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关和电网连接，储能变流器和电池连接，无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，负载分别与无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

本技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件，在闭合开关元件之后，检测半导体器件的状态，在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，进而断开电网和负载，启动储能变流器，通过储能变流器和电池对负载进行供电，大幅度缩短了供电系统的电源切换时长，提升了供电系统的电源切换速度，同时保证了供电系统的运行稳定性。

根据本发明的第三个方面，提出了一种无散热器混合固态切换开关的控制装置，包括处理器和存储器，存储器中存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的步骤。因此，该无散热器混合固态切换开关的控制装置具备上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

根据本发明的第四个方面，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法。因此，该可读存储介质具备上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的电路示意图；

图2示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的流程示意图之一；

图3示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的流程示意图之二；

图4示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的流程示意图之三；

图5示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的流程示意图之四；

图6示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的流程示意图之五；

图7示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置的结构框图之一；

图8示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置的示意图之一；

图9示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置的示意图之二；

图10示出了本发明的实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置的结构框图之二；

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100无散热器混合固态切换开关，102输入端子，104输出端子，106半导体器件，108开关元件，1062第一绝缘栅双极型晶体管，1064第二绝缘栅双极型晶体管，1066第一二极管，1068第二二极管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图10，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的无散热器混合固态切换开关及其控制方法、装置和介质进行详细地说明。

在根据本申请的一个实施例中，如图1所示，提出了一种无散热器混合固态切换开关100，无散热器混合固态切换开关100包括：

输入端子102，输入端子102与交流电源连接；

输出端子104，输出端子104与负载连接；

半导体器件106，半导体器件106的一端与输入端子102连接，半导体器件106的另一端与输出端子104连接；

开关元件108，开关元件108的一端与输入端子102连接，开关元件108的另一端与输出端子104连接；

在开关元件108处于断开和半导体器件106处于闭锁的状态下，输入端子102和输出端子104之间为断开状态；在开关元件108处于闭合和/或半导体器件106处于连通的状态下，输入端子102和输出端子104之间为连通状态；

其中，半导体器件106的状态切换时长小于开关元件108的状态切换时长，开关元件108的损耗小于半导体器件106的损耗。

在该实施例中，提供了一种无散热器混合固态切换开关100，无散热器混合固态切换开关100用于控制交流电源和负载之间的通断。

示例性地，交流电源可以具体为交流电网，负载可以具体为工业设备。

示例性地，无散热器混合固态切换开关100可以用于控制供电系统，供电系统包括多个电源，无散热器混合固态切换开关100可以用于切换供电系统中的多个电源。

无散热器混合固态切换开关100包括输入端子102和输出端子104，输入端子102与交流电源连接，输出端子104与负载连接，其中，输入端子102为无散热器混合固态切换开关100的输入端口，输出端子104为无散热器混合固态切换开关100的输出端口。

示例性地，输入端子102可以具体为A相电流输入端口、B相电流输入端口或C相电流输入端口。

示例性地，输出端子104可以具体为A相电流输出端口、B相电流输出端口或C相电流输出端口。

无散热器混合固态切换开关100包括半导体器件106，半导体器件106的一端与输入端子102连接，半导体器件106的另一端与输出端子104连接，其中，半导体器件106为包含绝缘栅双极型晶体管的器件。

示例性地，半导体器件106可以具体包括两个绝缘栅双极型晶体管，两个绝缘栅双极型晶体管可以为反串联或反并联结构。

无散热器混合固态切换开关100还包括开关元件108，开关元件108的一端与输入端子102连接，开关元件108的另一端与输出端子104连接，开关元件108为能够断开或连通的元件，其中，半导体器件106的状态切换时长小于开关元件108的状态切换时长，开关元件108的损耗小于半导体器件106的损耗。

示例性地，开关元件108可以具体为机械开关，开关元件108的损耗可以接近0瓦特，小于半导体器件106的损耗。

需要说明的是，常规的切换开关内部包括晶闸管，通过晶闸管实现切换开关的通断状态切换，而晶闸管的切换时长超过20ms，而绝缘栅双极型晶体管的切换时长可以达到5ms以内，响应速度更快，因此，通过包含绝缘栅双极型晶体管的半导体器件106，大幅度缩减了半导体器件106的状态切换时长，进而提升了半导体器件106的状态切换速度。

在开关元件108处于断开和半导体器件106处于闭锁的状态下，输入端子102和输出端子104之间为断开状态。

在开关元件108处于闭合和/或半导体器件106处于连通的状态下，输入端子102和输出端子104之间为连通状态。

需要说明的是，常规的切换开关内部还需要设置吸收电路，而本实施例中的无散热器混合固态切换开关100无需设置吸收电路，进而简化了无散热器混合固态切换开关100的内部结构。

示例性地，开关元件108和半导体器件106可以具体为并联的连接结构。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关100在开关元件108处于断开和半导体器件106处于闭锁的状态下，输入端子102和输出端子104之间为断开状态，在开关元件108处于闭合和/或半导体器件106处于连通的状态下，输入端子102和输出端子104之间为连通状态，大幅度降低了无散热器混合固态切换开关100的损耗，进而无需在无散热器混合固态切换开关100中设置散热器，简化了无散热器混合固态切换开关100的电路结构，同时大幅度缩减了无散热器混合固态切换开关100的状态切换时长，进而提升了无散热器混合固态切换开关100的状态切换速度。

在根据本申请的一个实施例中，提出了一种无散热器混合固态切换开关100，在开关元件108处于闭合且半导体器件106处于连通的状态下，半导体器件106和开关元件108用于将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102；

在开关元件108处于闭合且半导体器件106处于闭锁的状态下，开关元件108用于将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102；

在开关元件108处于断开且半导体器件106处于连通的状态下，半导体器件106用于将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102；

在开关元件108处于断开和半导体器件106处于闭锁的状态下，半导体器件106和开关元件108用于阻断通过输入端子102和输出端子104输入的电流。

在该实施例中，在开关元件108处于闭合状态且半导体器件106处于连通状态的情况下，半导体器件106和开关元件108能够将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102。

示例性地，在开关元件108处于闭合状态且半导体器件106处于连通状态的情况下，输入端子102和输出端子104之间为导通状态。

在开关元件108处于闭合状态且半导体器件106处于闭锁状态的情况下，开关元件108能够将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102。

示例性地，在开关元件108处于闭合状态且半导体器件106处于闭锁状态的情况下，输入端子102和输出端子104之间为导通状态。

在开关元件108处于断开状态且半导体器件106处于连通状态的情况下，半导体器件106能够将通过输入端子102输入的电流传输至输出端子104，并将通过输出端子104输入的电流传输至输入端子102。

示例性地，在开关元件108处于断开状态且半导体器件106处于连通状态的情况下，输入端子102和输出端子104之间为导通状态。

在开关元件108处于断开状态且半导体器件106处于闭锁状态的情况下，半导体器件106和开关元件108能够阻断通过输入端子102和输出端子104输入的电流。

示例性地，在开关元件108处于断开状态且半导体器件106处于闭锁状态的情况下，输入端子102和输出端子104之间为断开状态。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关100通过半导体器件106和开关元件108的状态切换，提升了无散热器混合固态切换开关100的状态切换速度，同时简化了无散热器混合固态切换开关100的电路结构。

在根据本申请的一个实施例中，提出了一种无散热器混合固态切换开关100，半导体器件106包括第一绝缘栅双极型晶体管1062、第二绝缘栅双极型晶体管1064、第一二极管1066和第二二极管1068；

第一绝缘栅双极型晶体管1062的集电极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的集电极连接，第一绝缘栅双极型晶体管1062的发射极与输出端子104连接，第二绝缘栅双极型晶体管1064的发射极与输入端子102连接；

第一二极管1066的正极与第一绝缘栅双极型晶体管1062的发射极连接，第一二极管1066的负极与第一绝缘栅双极型晶体管1062的集电极连接；

第二二极管1068的正极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的集电极连接，第二二极管1068的负极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的发射极连接。

在该实施例中，半导体器件106包括第一绝缘栅双极型晶体管1062、第二绝缘栅双极型晶体管1064、第一二极管1066和第二二极管1068。

需要说明的是，第一绝缘栅双极型晶体管1062的集电极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的集电极连接，第一绝缘栅双极型晶体管1062的发射极与输出端子104连接，第二绝缘栅双极型晶体管1064的发射极与输入端子102连接，第一二极管1066的正极与第一绝缘栅双极型晶体管1062的发射极连接，第一二极管1066的负极与第一绝缘栅双极型晶体管1062的集电极连接，第二二极管1068的正极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的集电极连接，第二二极管1068的负极与第二绝缘栅双极型晶体管1064的发射极连接。

示例性地，第一绝缘栅双极型晶体管1062的集电极可以将通过第二二极管1068的电流传输至输出端子104。

示例性地，第二绝缘栅双极型晶体管1064的集电极可以将通过第一二极管1066的电流传输至输入端子102。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关100的半导体器件106包括第一绝缘栅双极型晶体管1062、第二绝缘栅双极型晶体管1064、第一二极管1066和第二二极管1068，提升了半导体器件106的状态切换速度，进而提升了无散热器混合固态切换开关100的状态切换速度。

在根据本申请的一个实施例中，如图2所示，提出了无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

步骤202，在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

步骤204，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

在该实施例中，提供了一种无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关为上述任一项实施例中的无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关用于控制供电系统，供电系统用于对负载进行供电，供电系统包括储能变流器、电池、电网和无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关和电网连接，储能变流器和电池连接，无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，负载分别与无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，其中，无散热器混合固态切换开关为用于对电网和电池进行供电切换的开关，储能变流器为转换电流的装置。

示例性地，电池可以具体为直流储能电池，电网可以具体为交流电网。

供电系统实时检测电网的状态，在电网处于供电状态的情况下，说明电网能够正常供电，供电系统导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件。

示例性地，供电系统可以检测电网的电压，根据电网的电压确定电网处于供电状态或断电状态。

在闭合开关元件之后，供电系统检测半导体器件的状态，在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电。

需要说明的是，无散热器混合固态切换开关内部半导体器件的状态切换时长小于开关元件的状态切换时长，提升了无散热器混合固态切换开关的状态切换速度，保证了供电系统的电源切换速度，同时开关元件的损耗小于半导体器件的损耗，在闭合开关元件之后，闭锁半导体器件，减少了无散热器混合固态切换开关的损耗，进而对于无散热器混合固态切换开关无需部署散热装置。

示例性地，无散热器混合固态切换开关的状态切换时长可以具体为5ms以内。

在电网处于断电状态的情况下，说明电网无法正常供电，供电系统闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，进而断开电网和负载，启动储能变流器，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

示例性地，在电网掉电或故障状态下，供电系统可以启动储能变流器进行供电，而在电网恢复供电时，供电系统可以关闭储能变流器。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件，在闭合开关元件之后，检测半导体器件的状态，在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，进而断开电网和负载，启动储能变流器，通过储能变流器和电池对负载进行供电，大幅度缩短了供电系统的电源切换时长，提升了供电系统的电源切换速度，同时保证了供电系统的运行稳定性。

在根据本申请的一个实施例中，如图3所示，提出了无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

步骤302，在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

步骤304，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电；

步骤306，在电网处于供电状态的情况下，根据电网的第一电压和第一相位，调整储能变流器的第二电压和第二相位；

步骤308，在第二电压等于第一电压且第二相位等于第一相位的情况下，通过电网对负载进行供电，并停止运行储能变流器。

在该实施例中，在通过储能变流器和电池对负载进行供电，且电网处于供电状态的情况下，说明电网的供电状态已恢复，供电系统闭合无散热器混合固态切换开关，并检测电网的第一电压和第一相位，根据电网的第一电压和第一相位，对储能变流器的第二电压和第二相位进行调整，其中，电网的供电状态为电网的运行状态，第一电压为电网的实时电压，第一相位为电网的实时相位，第二电压为储能变流器两端的电压值，第二相位为储能变流器的相位。

示例性地，在通过储能变流器和电池对负载进行供电，且电网处于断电状态的情况下，供电系统保持无散热器混合固态切换开关断开，继续通过储能变流器和电池对负载进行供电。

在第二电压等于第一电压且第二相位等于第一相位的情况下，供电系统通过电网对负载进行供电，并停止运行储能变流器。

需要说明的是，在将储能变流器的第二电压和第二相位调整为电网的第一电压和第一相位之后，再关闭储能变流器，能够保证供电系统的稳定运行，同时保证对于负载的供电安全。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法在通过储能变流器和电池对负载进行供电，且电网处于供电状态的情况下，闭合无散热器混合固态切换开关，并检测电网的第一电压和第一相位，根据电网的第一电压和第一相位，对储能变流器的第二电压和第二相位进行调整，在第二电压等于第一电压且第二相位等于第一相位的情况下，供电系统通过电网对负载进行供电，并停止运行储能变流器，保证了供电系统的正常运行，同时保证了供电系统的运行安全性。

在根据本申请的一个实施例中，如图4所示，提出了无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

步骤402，在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

步骤404，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器，将电池输出的直流电转换为交流电，以连通电池和负载；

步骤406，通过电池，对负载进行供电。

在该实施例中，供电系统启动储能变流器，通过储能变流器，将电池输出的直流电转换为交流电，以连通电池和负载，再通过电池对负载进行供电。

示例性地，供电系统断开无散热器混合固态切换开关，启动储能变流器，进而通过电池对负载进行供电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法启动储能变流器，通过储能变流器，将电池输出的直流电转换为交流电，以连通电池和负载，再通过电池对负载进行供电，保证了供电系统的运行稳定性，在电网出现问题的情况下，保证了供电系统对于负载的正常供电。

在根据本申请的一个实施例中，如图5所示，提出了无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

步骤502，在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

步骤504，检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器和电网，对电池进行充电；

步骤506，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

在该实施例中，供电系统检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，说明电池的电量较低，供电系统通过储能变流器和电网，对电池进行充电，其中，电量阈值为对于电池的电量预设的阈值。

示例性地，电量阈值可以具体为50%。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器和电网，对电池进行充电，保证了电池的电量充足，进而保证了供电系统的运行稳定性。

在根据本申请的一个实施例中，如图6所示，提出了无散热器混合固态切换开关的控制方法，无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

步骤602，在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

步骤604，检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器，将电网输出的交流电转换为直流电，以连通电网和电池；

步骤606，通过电网，对电池进行充电；

步骤608，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

在该实施例中，供电系统检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，说明电池的电量较低，供电系统通过储能变流器，将电网输出的交流电转换为直流电，以连通电网和电池，进而控制电网对电池进行充电。

示例性地，在电池的电量大于电量阈值的情况下，供电系统不对电池进行充电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器，将电网输出的交流电转换为直流电，以连通电网和电池，进而控制电网对电池进行充电，保证了电池的电量充足，进而保证了供电系统的运行稳定性。

如图7所示，本发明的实施例中提供了一种无散热器混合固态切换开关的控制装置700，无散热器混合固态切换开关的控制装置700包括：

控制模块702，用于在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件；在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电；

控制模块702，还用于在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

在该实施例中，提供了一种无散热器混合固态切换开关的控制装置700，无散热器混合固态切换开关为上述任一项实施例中的无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关用于控制供电系统，供电系统用于对负载进行供电，供电系统包括储能变流器、电池、电网和无散热器混合固态切换开关，无散热器混合固态切换开关和电网连接，储能变流器和电池连接，无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，负载分别与无散热器混合固态切换开关和储能变流器连接，其中，无散热器混合固态切换开关为用于对电网和电池进行供电切换的开关，储能变流器为转换电流的装置。

示例性地，电池可以具体为直流储能电池，电网可以具体为交流电网。

供电系统实时检测电网的状态，在电网处于供电状态的情况下，说明电网能够正常供电，供电系统导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件。

示例性地，供电系统可以检测电网的电压，根据电网的电压确定电网处于供电状态或断电状态。

在闭合开关元件之后，供电系统检测半导体器件的状态，在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电。

需要说明的是，无散热器混合固态切换开关内部半导体器件的状态切换时长小于开关元件的状态切换时长，提升了无散热器混合固态切换开关的状态切换速度，保证了供电系统的电源切换速度，同时开关元件的损耗小于半导体器件的损耗，在闭合开关元件之后，闭锁半导体器件，减少了无散热器混合固态切换开关的损耗，进而对于无散热器混合固态切换开关无需部署散热装置。

示例性地，无散热器混合固态切换开关的状态切换时长可以具体为5ms以内。

在电网处于断电状态的情况下，说明电网无法正常供电，供电系统闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，进而断开电网和负载，启动储能变流器，通过储能变流器和电池对负载进行供电。

示例性地，在电网掉电或故障状态下，供电系统可以启动储能变流器进行供电，而在电网恢复供电时，供电系统可以关闭储能变流器。

示例性地，如图8所示，供电系统包括无散热器混合固态切换开关、储能变流器、电池和电网，供电系统用于对负载进行供电。

示例性地，如图9所示，供电系统包括电网供电和储能供电两种方式，在供电系统使用电网供电的方式对负载进行供电的情况下，控制储能变流器待机，判断电网是否断电，在电网没有断电的情况下，保持储能变流器待机，在电网出现断电的情况下，打开无散热器混合固态切换开关的触发器（即开关元件），并软启动储能变流器，进而使用储能供电的方式对负载进行供电，供电系统通过储能变流器供电，判断电网是否恢复，在电网没有恢复的情况下，保持储能变流器供电，在电网已恢复的情况下，调节储能变流器的电压和相位，检测储能变流器的电压和相位，并检测电网的电压和相位，判断储能变流器的电压和相位是否等于电网的电压和相位，在储能变流器的电压和相位不等于电网的电压和相位的情况下，继续检测储能变流器的电压和相位，在储能变流器的电压和相位等于电网的电压和相位的情况下，触发导通无散热器混合固态切换开关的所有半导体，并闭合触发器，在触发器吸合的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的所有半导体，控制储能变流器待机，使用电网供电的方式对负载进行供电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置700在电网处于供电状态的情况下，导通无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合无散热器混合固态切换开关的开关元件，在闭合开关元件之后，检测半导体器件的状态，在开关元件处于闭合的状态下，闭锁半导体器件，通过电网对负载进行供电，在电网处于断电状态的情况下，闭锁无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并断开无散热器混合固态切换开关的开关元件，进而断开电网和负载，启动储能变流器，通过储能变流器和电池对负载进行供电，大幅度缩短了供电系统的电源切换时长，提升了供电系统的电源切换速度，同时保证了供电系统的运行稳定性。

在根据本申请的一个实施例中无散热器混合固态切换开关的控制装置700还包括：

控制模块702，还用于在电网处于供电状态的情况下，根据电网的第一电压和第一相位，调整储能变流器的第二电压和第二相位；

控制模块702，还用于在第二电压等于第一电压且第二相位等于第一相位的情况下，通过电网对负载进行供电，并停止运行储能变流器。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置700在通过储能变流器和电池对负载进行供电，且电网处于供电状态情况下，闭合无散热器混合固态切换开关，并检测电网的第一电压和第一相位，根据电网的第一电压和第一相位，对储能变流器的第二电压和第二相位进行调整，在第二电压等于第一电压且第二相位等于第一相位的情况下，供电系统通过电网对负载进行供电，并停止运行储能变流器，保证了供电系统的正常运行，同时保证了供电系统的运行安全性。

在根据本申请的一个实施例中无散热器混合固态切换开关的控制装置700还包括：

控制模块702，还用于通过储能变流器，将电池输出的直流电转换为交流电，以连通电池和负载；

控制模块702，还用于通过电池，对负载进行供电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置700启动储能变流器，通过储能变流器，将电池输出的直流电转换为交流电，以连通电池和负载，再通过电池对负载进行供电，保证了供电系统的运行稳定性，在电网出现问题的情况下，保证了供电系统对于负载的正常供电。

在根据本申请的一个实施例中无散热器混合固态切换开关的控制装置700还包括：

控制模块702，还用于检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器和电网，对电池进行充电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置700检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器和电网，对电池进行充电，保证了电池的电量充足，进而保证了供电系统的运行稳定性。

在根据本申请的一个实施例中无散热器混合固态切换开关的控制装置700还包括：

控制模块702，还用于通过储能变流器，将电网输出的交流电转换为直流电，以连通电网和电池；

控制模块702，还用于通过电网，对电池进行充电。

本实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制装置700检测电池的电量，在电池的电量小于电量阈值的情况下，通过储能变流器，将电网输出的交流电转换为直流电，以连通电网和电池，进而控制电网对电池进行充电，保证了电池的电量充足，进而保证了供电系统的运行稳定性。

在根据本申请的一个实施例中，如图10所示，提出了一种无散热器混合固态切换开关的控制装置1000，无散热器混合固态切换开关的控制装置1000包括处理器1002和存储器1004，存储器1004中存储有程序或指令，该程序或指令被处理器1002执行时实现如上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的步骤。因此，该无散热器混合固态切换开关的控制装置1000具备上述任一技术方案中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

在根据本申请的一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法，因而具有上述任一实施例中的无散热器混合固态切换开关的控制方法的全部有益技术效果。

其中，可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

需要明确的是，在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非有额外的明确限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了更方便地描述本发明和使得描述过程更加简便，而不是为了指示或暗示所指的装置或元件必须具有所描述的特定方位、以特定方位构造和操作，因此这些描述不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，举例来说，“连接”可以是多个对象之间的固定连接，也可以是多个对象之间的可拆卸连接，或一体地连接；可以是多个对象之间的直接相连，也可以是多个对象之间的通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据上述数据地具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无散热器混合固态切换开关，其特征在于，所述无散热器混合固态切换开关用于控制交流电源和负载之间的通断，所述无散热器混合固态切换开关包括：

输入端子，所述输入端子与所述交流电源连接；

输出端子，所述输出端子与所述负载连接；

半导体器件，所述半导体器件的一端与所述输入端子连接，所述半导体器件的另一端与所述输出端子连接；

开关元件，所述开关元件的一端与所述输入端子连接，所述开关元件的另一端与所述输出端子连接；

在所述开关元件处于断开和所述半导体器件处于闭锁的状态下，所述输入端子和所述输出端子之间为断开状态；在所述开关元件处于闭合和/或所述半导体器件处于连通的状态下，所述输入端子和所述输出端子之间为连通状态；

其中，所述半导体器件的状态切换时长小于所述开关元件的状态切换时长，所述开关元件的损耗小于所述半导体器件的损耗。

2.根据权利要求1所述的无散热器混合固态切换开关，其特征在于，

在所述开关元件处于闭合且所述半导体器件处于连通的状态下，所述半导体器件和所述开关元件用于将通过所述输入端子输入的电流传输至所述输出端子，并将通过所述输出端子输入的电流传输至所述输入端子；

在所述开关元件处于闭合且所述半导体器件处于闭锁的状态下，所述开关元件用于将通过所述输入端子输入的电流传输至所述输出端子，并将通过所述输出端子输入的电流传输至所述输入端子；

在所述开关元件处于断开且所述半导体器件处于连通的状态下，所述半导体器件用于将通过所述输入端子输入的电流传输至所述输出端子，并将通过所述输出端子输入的电流传输至所述输入端子；

在所述开关元件处于断开和所述半导体器件处于闭锁的状态下，所述半导体器件和所述开关元件用于阻断通过所述输入端子和所述输出端子输入的电流。

3.根据权利要求2所述的无散热器混合固态切换开关，其特征在于，

所述半导体器件包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第一二极管和第二二极管；

所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述输出端子连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述输入端子连接；

所述第一二极管的正极与所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极连接，所述第一二极管的负极与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极连接；

所述第二二极管的正极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第二二极管的负极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极连接。

4.一种无散热器混合固态切换开关的控制方法，其特征在于，无散热器混合固态切换开关为权利要求1至3中任一项所述的无散热器混合固态切换开关，所述无散热器混合固态切换开关用于控制供电系统，所述供电系统用于对负载进行供电，所述供电系统包括储能变流器、电池、电网和所述无散热器混合固态切换开关，所述无散热器混合固态切换开关和所述电网连接，所述储能变流器和所述电池连接，所述无散热器混合固态切换开关和所述储能变流器连接，所述负载分别与所述无散热器混合固态切换开关和所述储能变流器连接，所述无散热器混合固态切换开关的控制方法包括：

在所述电网处于供电状态的情况下，导通所述无散热器混合固态切换开关的半导体器件，并闭合所述无散热器混合固态切换开关的开关元件；在所述开关元件处于闭合的状态下，闭锁所述半导体器件，通过所述电网对所述负载进行供电；

在所述电网处于断电状态的情况下，闭锁所述无散热器混合固态切换开关的所述半导体器件，并断开所述无散热器混合固态切换开关的所述开关元件，通过所述储能变流器和所述电池对所述负载进行供电。

5.根据权利要求4所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法，其特征在于，所述通过所述储能变流器和所述电池对所述负载进行供电之后，还包括：

在所述电网处于供电状态的情况下，根据所述电网的第一电压和第一相位，调整所述储能变流器的第二电压和第二相位；

在所述第二电压等于所述第一电压且所述第二相位等于所述第一相位的情况下，通过所述电网对所述负载进行供电，并停止运行所述储能变流器。

6.根据权利要求4所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法，其特征在于，所述通过所述储能变流器和所述电池对所述负载进行供电，具体包括：

通过所述储能变流器，将所述电池输出的直流电转换为交流电，以连通所述电池和所述负载；

通过所述电池，对所述负载进行供电。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法，其特征在于，所述通过所述电网对所述负载进行供电之后，还包括：

检测所述电池的电量，在所述电池的电量小于电量阈值的情况下，通过所述储能变流器和所述电网，对所述电池进行充电。

8.根据权利要求7所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法，其特征在于，所述通过所述储能变流器和所述电网，对所述电池进行充电，具体包括：

通过所述储能变流器，将所述电网输出的交流电转换为直流电，以连通所述电网和所述电池；

通过所述电网，对所述电池进行充电。

9.一种无散热器混合固态切换开关的控制装置，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，所述存储器中存储有程序或指令，所述处理器在执行所述存储器中的所述程序或指令时实现如权利要求4至8中任一项所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求4至8中任一项所述的无散热器混合固态切换开关的控制方法的步骤。