CN204290918U - 一种电力电子主接触器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电力电子主接触器，应用于电动汽车动力系统。本电力电子主接触器包括四组二极管和一组半导体功率开关器件；其中的两组二极管首尾相连，连接成第一组顺序串联的二极管；其余的两组二极管首尾相连，连接成第二组顺序串联的二极管；所述的第一组顺序串联的二极管和第二组顺序串联的二极管并联组成整流桥；半导体功率开关器件并联在并联的两组二极管两端，实现一个无触点的双向电力电子主接触器。此外，采用本实用新型提供的电力电子主接触器可以实现高速、无噪声、无拉弧、无机械接触可控分断，有利于提高电动汽车动力系统的可靠性、安全性和稳定性。

Description

一种电力电子主接触器

技术领域

本实用新型是一种应用于电动汽车动力系统中，具体而言，涉及一种电力电子主接触器。本实用新型提出的电力电子主接触器，可以用于替代传统的电动汽车系统中所采用的断路器、接触器、继电器、固态继电器等设备。此外，采用本实用新型所提出的电力电子主接触器连接结构可以实现高速、无噪声、无拉弧、无机械接触可控分断，有利于提高电动汽车动力系统的可靠性、安全性和稳定性。

背景技术

传统低压电器是一类根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备，包括断路器、接触器、继电器、固态继电器等几种类型。低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用。目前正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。

随着电力电子技术的迅猛发展，在新能源发电、轨道交通、电动汽车伺服控制、调速系统等各个领域，电力电子系统都得到了广泛的应用。在电动汽车控制系统中：目前仍然普遍采用传统低压电器（包括断路器、接触器、继电器、固态继电器）作为主接触器，实现大功率供电回路的分合控制。

在电动汽车动力系统中，采用低压电器（包括断路器、接触器、继电器、固态继电器）会带来如下缺点：触点为机械接触式，分断过程不可避免的带来触点拉弧现象，造成触点表面氧化和接触电阻提高。随着使用时间和分断次数的增加，表面氧化和接触电阻提高不仅会造成系统可靠性降低，还会导致系统效率下降。此外，上述各类低压电器的分断寿命受外部环境（包括温度、湿度、过载等级）的影响，且分断时有噪声，影响电动汽车的驾驶体验。

发明内容

本实用新型提供了一种电力电子主接触器， 通过该电力电子主接触器可以实现大功率供电回路的分合控制，该电力电子主接触器为无机械触点主接触器结构，无噪音分合、无拉弧、无表面电阻氧化现象，并且使用寿命长。

本实用新型提供的电力电子主接触器，包括四组二极管和一组半导体功率开关器件；其中的两组二极管首尾相连，连接成第一组顺序串联的二极管；其余的两组二极管首尾相连，连接成第二组顺序串联的二极管；所述的第一组顺序串联的二极管和第二组顺序串联的二极管并联组成整流桥；所述半导体功率开关器件并联在并联的两组二极管的两端。

进一步地，上述电力电子主接触器中，所述的半导体功率开关器件为MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、晶闸管或三极管。

本实用新型所涉及到的电力电子器件包括MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、晶闸管、三极管等通过弱信号来控制功率回路导通或者关断的半导体器件和二极管等具有单向导通能力的半导体器件。本实用新型先将两组二极管首尾相连，连接成第一组顺序串联的二极管；再用两组二极管首尾相连，连接成第二组顺序串联的二极管；然后将两组串联二极管并联组成整流桥；最后将半导体功率开关器件也并联在并联的两组二极管两端；本实用新型所涉及到的电力电子器件包括MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、晶闸管、三极管等通过弱信号来控制功率回路导通或者关断的半导体开关器件和二极管等具有单向导通能力的半导体器件。

附图说明：

图1 为电力电子主接触器整流桥式连接示意图；

图2 为电力电子主接触器应用于电动汽车系统的示意图。

具体实施方式：

如图2，二极管D1，D2，D3，D4；MOSFET---Q1和Q1器件本体所包含的二极管D5，主回路接入点J1和J2；

连接关系如下：D1的阳极（1脚）、D2的阴极（2脚）连接构成第一组顺序串联二极管；D3的阳极（1脚）、D4的阴极（2脚）连接构成第二组顺序串联的二极管；然后将D1的阴极（2脚）、D3的阴极（2脚）连接，D2的阳极（1脚）、D4的阳极（1脚）分别连接，组成一组并联的二极管桥及整流桥；Q1的漏极（2脚）、D5的阴极（2脚）连接，Q1的源极（3脚）、D5的阳极（1脚）连接之后，再将Q1的漏极（2脚）与D1的阴极（2脚）连接，将Q1的源极（3脚）与D2 的阳极（1脚）连接，组成了完成的电力电子主接触器结构。

当Q1的栅极（1脚）相对于Q1的源极（3脚）加控制电压0V时，Q1关断；当J1电压高于J2电压时，二极管D1和D4起作用，但Q1关断，主回路不导通；当J2电压高于J1电压是，二极管D2和D3起作用，但Q1关断，主回路不导通；

当Q1的栅极（1脚）相对于Q1的源极（3脚）加控制电压高于Q1的导通电压时，Q1导通，此时如果J1电压高于J2，则电流经D1的阳极（1脚）到D1的阴极（2脚），经Q1的漏极（2脚）到Q1的源极（3脚），最后经D4的阳极（1脚）到D4的阴极（2脚），至此电流流经主接触器完成主接触器正向导通；如果J2电压高于J1，则电流经D3的阳极（1脚）到D3的阴极（2脚），经Q1的漏极（2脚）到Q1的源极（3脚），最后经D2的阳极（1脚）到D2的阴极（2脚），至此电流流经主接触器完成主接触器反向导通。

此结构在电动汽车控制器的应用，如图2：

蓄电池，电动汽车控制器，其中电力电子主接触器是电动汽车控制器的一部分，其中蓄电池的正极连接到主接触器的J1端，然后主接触器的J2端连接到电动汽车控制器内的控制和能量转换电路，电动汽车控制器的负极连接到蓄电池的负极。

当电动汽车控制器的驱动电路给电力电子主接触器加驱动信号时，电力电子主接触器吸合，蓄电池通过主接触器给电动汽车控制器内部功率电路供电；当电动汽车控制器的驱动电路不给电力电子主接触器加驱动信号时，电力电子主接触器断开，切断了蓄电池到电动汽车控制器内部功率电流的供电。

Claims (2)

1.一种电力电子主接触器，其特征在于：包括四组二极管和一组半导体功率开关器

件；其中的两组二极管首尾相连，连接成第一组顺序串联的二极管；其余的两组二极管首尾相连，连接成第二组顺序串联的二极管；所述的第一组顺序串联的二极管和第二组顺序串联的二极管并联组成整流桥；

所述半导体功率开关器件并联在并联的两组二极管的两端。

2.根据权利要求1所述的电力电子主接触器，其特征在于，所述的半导体功率开关器件为MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、晶闸管或三极管。