CN2301784Y - 复合无弧直流断路器 - Google Patents

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李善根
洪李明
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一种复合无弧直流断路器,包括继电器开关组(1)、逻辑控制电路(2)、功率电子器件组(3)、二极管D、限流电阻R等。其优点在于采用了复合开关和同步电子控制技术,使继电器触点在闭、开瞬间被电子开关旁路而不会产生直流拉弧现象;又功率电子器件仅在继电器触点动作的一瞬间导通且有限流电阻保护,其平均功耗极小而确保可靠性很高。因此是一种中大功率直流电路的理想开关断路器,可广泛用作通信电源、不间断电源(UPS)、列(汽)车电器和直流电机等电路上的开关器。

Description

复合无弧直流断路器
本实用新型涉及直流电路断路器，主要用于中功率直流电路中的关断与接通。
在现有技术中的断路器，一般都采用机械触点的接触与断开来控制电路的通断，在电压较高且功率较大的直流电路中，由于触点间直流拉弧严重，必需采用较复杂的灭弧措施，因而使装置成本大幅度提高，且结构复杂、使用不便、触点易损坏、可靠性差；也有单用电子器件构成无触点开关，但在较大电流场合，持续导通时器件发热严重，不仅效率低，且可靠性差。
本实用新型针对上述断路器所存在的不足，而提供一种机电复合且控制电路简单、同步性好、可多个开关并联和触点开闭无电弧的中功率无弧直流断路器。
通过以下方法和构思来实现本实用新型的上述目的：
该复合无弧直流断路器，包括继电器开关组、逻辑控制门电路、功率电子器件组、二极管、电阻等；其特征在于继电器的动触点与一个静触点是与功率电子器件的两个主电极回路并联后接入电源与负载之间的，在继电器的另一静触点与功率电子器件的控制端之间接有门电路，在继电器的主触点断开或闭合瞬间均由功率电子器件的主电极回路接通电路，直至继电器的动触点与另一静触点接通，门电路才发出关断信号使功率电子器件的控制端截止和关断主电路，使继电器的动触点与静触点接触或分离瞬间都只承受很低的电压而不会引起电弧；在功率电子器件组与继电器主触点相连的回路里还接有二极管和电阻，可避免功率电子器件过载或承受反向电压。
本实用新型的优点在于采用了复合开关和同步电子控制技术，使继电器主触点在闭合或断开瞬间被电子开关旁路而不会产生直流拉弧现象；又功率电子器件仅在继电器触点动作的一瞬间承受较大电流且有限流电阻保护，其平均功耗极小而确保可靠性很高，因此是一种中大功率直流电路的理想开关断路器，可广泛用作通信电源、不间断电源(UPS)、汽(列)车电器、直流电机等电路上的开关器。
附图表示本实用新型的基本电气原理图。结合附图进一步详细说明如下：
本实用新型包括继电器开关组J、功率电子器件组M、逻辑控制门电路O、二极管D和电阻R，继电器J的动触点2与电源负端1相连，常开静触点3与负载RL相连，功率电子器件M的两个主电极6、7分别与二极管D和电阻R串联后再并联在继电器J的动触点2和常开静触点上，继电器组J的各常闭静触点4分别与逻辑控制门电路O的各输入端13一一对应连接，逻辑控制门电路O的输出端12与功率电子器件M的控制端5连接。
继电器组J可以由多个继电器组合而成，它们的动触点2和静触点3是并联连接的，它们的线圈是串联连接的，其两端9、10与控制器11相接；常闭静触点4分别与逻辑控制门电路O的各输入端13一一对应连接；功率电子器件M可以是功率埸效应管(MOSFE)，也可以是IGBT、GTR(大功率晶体管)、GTO(可关断可控硅)等，它们都具有三个电极，即栅极(或控制极、基极)、源极(或发射极、阴极)和漏极(或集电极、阳极)，通过控制栅极5上电压的变化能迅速地开通或关断接在主回路上的源极6与漏极7；功率电子器件组M也可由多个电子器件并联而成。因为继电器组J中的各继电器的控制线圈是互相串联的，所以在通电或失电时所有继电器触点均能同步动作，即在吸合时各主触点同步接通主电路，释放时各主触点同步断开。当控制器11给继电器J的线圈端9、10加电令继电器组J吸合时，继电器的常闭静触点4一旦与动触点2断开，逻辑控制门电路O的输入端13就会处于高电平，其输出端12就立即变为高电平，从而控制功率电子器件M的栅极(或基极、控制极)5使功率电子器件M迅速导通，由于功率电子器件M的开通速度极快，在继电器J的动触点2离开常闭静触点4的瞬间就抡先接通主电路，待动触点2与常开静触点3接触时，两触点间的电压已经很小了，因而不会引起电弧；同理，当控制器11要关断主电路时，继电器组J的线圈9、10失电，它们的动触点2要离开常开静触点3复位，在各动触点2尚未全部接通常闭静触点4前，逻辑控制门电路O的输出仍为高电平，功率电子器件M仍保持导通状态，使各继电器的主触点分离瞬间两触点间的电压很低，此时，即使各继电器触点在分离时有一定的时间差异也不会造成各继电器主触点间产生电弧，直至所有继电器都复位，功率电子器件M才被逻辑控制门电路O关断。功率电子器件组M导通时，二极管D和限流电阻R上均有电流流过，在正常情况下，电阻R上的电压降很小，主要起限流作用；二极管D可防止电流倒灌引起功率器件损坏。由于继电器组J的主触点从常开至常闭的时间一般为数毫秒至数十毫秒，故功率电子器件组M和二极管D、限流电阻R上流过电流的时间很短，其产生的热量很有限，可确保有极高的可靠性和效率。

Claims (4)

1.一种复合无弧直流断路器，包括继电器J、门电路O、功率电子器件M、二极管D、限流电阻R等；其特征在于继电器J的动触点(2)与静触点(3)是与功率电子器件M的两个主电极(6)、(7)回路并联后接入电源B1与负载RL之间的，在继电器J的另一静触点(4)与功率电子器件M的控制端(5)之间接有门电路O，在继电器J的主触点(2)(3)断开或闭合瞬间均由功率电子器件M的(6)(7)回路接通主电路，直至继电器J的动触点(2)与另一静触点(4)接通，门电路O才发出关断信号使功率电子器件M的控制端(5)截止和关断主电路。
2.根据权利要求1所述的复合无弧直流断路器，其特征还在于所述的继电器J可由多个继电器组成，其主触点(2)和(3)是并联联接的，而其各控制线圈则是串联联接的，其各静触点(4)分别与门电路O的各输入端相接。
3.根据权利要求1所述的复合无弧直流断路器，其特征还在于所述的功率电子器件M的两主电极(6)、(7)回路中接有电阻R和二极管D。
4.根据权利要求1所述的复合无弧直流断路器，其特征还在于所述的功率电子器件M包括功率场效应管(MOSFET)、IGBT、大功率晶体管(GTR)、可关断可控硅(GTO)等。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103178486A (zh) * 2013-02-27 2013-06-26 国网智能电网研究院 一种直流断路器及其开断方法
CN105225895A (zh) * 2015-10-13 2016-01-06 青岛博瑞电气有限公司 一种智能型直流接触器
WO2018086500A1 (zh) * 2016-11-12 2018-05-17 广州市金矢电子有限公司 动态电极灭弧装置

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