【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例涉及电气设备领域，更具体地涉及一种固态断路器。
技术介绍
1、在基于功率半导体的固态断路器的设计中，一般需要通过功率半导体开关串联连接机械开关以实现物理隔离。这样做的目的是为了使得固态断路器在断开位置的情况下具有足够大的隔离距离和足够小的泄露电流，从而实现等同于传统断路器的安全等级。
2、针对串联连接的机械开关和功率半导体开关的控制有多种方式。例如，纯手动的开关，即只在需要维修时通过手动操作将固态断路器置于断开状态，其它情况下固态断路器都处于闭合状态。但是如果手动操作失误，机械开关可能会接通或分断电流，从而机械开关的触头会受到电弧的影响。又例如，通过控制电路可以实现自动分合闸功能。然而在控制系统出错的情况下，机械开关和功率半导体开关的分合闸的固定时序将无法保证，依然可能会带来前述风险，因此需要优化设计。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种固态断路器，以至少部分地解决上述问题。
2、在本公开的第一方面，提供了一种固态断路器，连接至待保护电路，该固态断路器包括：第一开关,其连接在所述待保护电路中；第二开关，其与所述第一开关串联连接在所述待保护电路中；操作开关，连接至所述第二开关，在所述操作开关处于闭合位置的情况下所述第二开关闭合，在所述操作开关处于断开位置的情况下第二开关断开；微动开关，连接至所述操作开关，在所述操作开关由所述闭合位置向所述断开位置切换的过程中所述微动开关能够被所述操作开关驱动至预定断开位置；位置检测电路，其输入端连接至所述微
3、根据本公开的实施例的固态断路器，通过采用微动开关能够在操作开关还未由闭合位置切换至断开位置的情况下控制第一开关在第二开关断开之前断开，以使得第二开关断开时不会分断电流，从而能够保护第二开关的触头。
4、在一些实施例中，在所述操作开关由所述断开位置向所述闭合位置切换的过程中所述微动开关能够被所述操作开关驱动至预定闭合位置，所述位置检测电路能够在所述微动开关被驱动至所述预定闭合位置的情况下生成闭合反馈信号，所述控制单元能够基于所述闭合反馈信号生成预定闭合信号，所述第一通断电路在所述预定闭合信号的控制下闭合所述第一开关。在这样的实施例中，微动开关能够在操作开关还未由断开位置切换至闭合位置的情况下控制第一开关在第二开关闭合之后闭合，以使得第二开关闭合时不会接通电流，从而能够保护第二开关的触头。
5、在一些实施例中，所述第一开关包括：第一nmos管组，其中的每个nmos管的栅极连接至所述第一通断电路的输出端并且漏极连接至所述待保护电路；第二nmos管组，其中的每个nmos管的栅极连接至所述第一通断电路的输出端并且漏极连接至所述第二开关；以及电阻组，其第一端连接至所述第一nmos管组中的每个nmos管的源极并且第二端连接至所述第二nmos管组中的每个nmos管的源极。在这样的实施例中，由第一noms管组、第二nmos管组和电阻组构成的第一开关能够在控制单元的控制下可靠地接通和关断待保护电路。
6、在一些实施例中，所述固态断路器还包括：第一电压检测电路，其输入端连接至所述第一开关的第一端，以基于所述第一开关的第一端的第一电压的电压大小生成第一电压反馈信号，所述第一电压检测电路的输出端连接至所述控制单元的第二输入端；第二电压检测电路，其输入端连接至所述第一开关的第二端与所述第二开关的第一端之间的节点，以基于所述节点的第二电压的电压大小生成第二电压反馈信号，所述第二电压检测电路的输出端连接至所述控制单元的第三输入端；第三电压检测电路，其输入端连接至所述第二开关的第二端，以基于所述第二开关的第二端的第三电压的电压大小生成第三电压反馈信号，所述第三电压检测电路的输出端连接至所述控制单元的第四输入端；以及电流检测电路，其输入端连接至所述电阻组以基于通过所述电阻组的电流的大小生成电流反馈信号，所述电流检测电路的输出端连接至所述控制单元的第五输入端。在这样的实施例中，采用多个电压检测电路和电流检测电路能够可靠地检测第一开关和第二开关的通断状态。
7、在一些实施例中，在通过所述电阻组的电流的大小大于预定保护阈值的情况下，所述控制单元能够基于所述第一电压反馈信号、所述第二电压反馈信号、所述第三电压反馈信号和所述电流反馈信号生成断开控制信号，在通过所述电阻组的电流的大小小于预定保护阈值的情况下，所述控制单元能够基于所述第一电压反馈信号、所述第二电压反馈信号、所述第三电压反馈信号和所述电流反馈信号生成闭合控制信号。在这样的实施例中，控制单元能够根据待保护电路中的电流的大小可靠地控制第一开关闭合和断开。
8、在一些实施例中，所述固态断路器还包括第二通断电路，所述第二通断电路的输入端连接至所述控制单元的第二输出端并且输出端连接至所述第二开关的控制端，在所述第二开关闭合的情况下，所述第一通断电路能够在所述断开控制信号和所述闭合控制信号的控制下分别断开和闭合所述第一开关，在所述第一开关断开的情况下，所述第二通断电路能够在所述断开控制信号的控制下断开所述第二开关。在这样的实施例中，控制单元能够可靠地按照预定时序闭合和断开第一开关和第二开关。
9、在一些实施例中，所述第一通断电路包括第一隔离单元和第一驱动单元，所述第一隔离单元的输入端连接至所述控制单元第一输出端，所述第一隔离单元能够将所述预定断开信号、所述断开控制信号和闭合控制信号进行隔离以得到经隔离的预定断开信号、经隔离的断开控制信号和经隔离的闭合控制信号，所述第一驱动单元的输入端连接至所述第一隔离单元的输出端以接收所述经隔离的预定断开信号、所述经隔离的断开控制信号和所述经隔离的闭合控制信号并且输出端连接至所述第一开关，所述第一驱动单元能够在接收到的信号为经隔离的预定断开信号的情况下驱动所述第一开关断开，所述第一驱动单元能够在接收到的信号为经隔离的断开控制信号的情况下驱动所述第一开关断开，所述第一驱动单元能够在接收到的信号为经隔离的闭合控制信号的情况下驱动所述第一开关闭合。在这样的实施例中，采用第一隔离单元和第一驱动单元能够可靠地在控制单元的控制下驱动第一开关闭合和断开。
10、在一些实施例中，所述固态断路器还包括短路保护单元，所述短路保护单元的第一端连接至所述电流检测电路并且第二端连接至所述第一驱动单元，所述短路保护单元能够在通过所述电阻组的电流的大小大于预定保护阈值的情况下生成短路断开信号并输出至所述第一驱动单元，从而使得所述第一驱动单元驱动所述第一开关断开。在这样的实施例中，采用短路保护单元能够在待保护电路出现短路等故障的情况下直本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态断路器(100)，连接至待保护电路，其特征在于，所述固态断路器(100)包括：
2.根据权利要求1所述的固态断路器(100)，其特征在于，在所述操作开关(13)由所述断开位置向所述闭合位置切换的过程中所述微动开关(14)能够被所述操作开关(13)驱动至预定闭合位置，所述位置检测电路(15)能够在所述微动开关(14)被驱动至所述预定闭合位置的情况下生成闭合反馈信号，所述控制单元(16)能够基于所述闭合反馈信号生成预定闭合信号，所述第一通断电路(17)在所述预定闭合信号的控制下闭合所述第一开关(11)。
3.根据权利要求1所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述第一开关(11)包括：
4.根据权利要求3所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述固态断路器(100)还包括：
5.根据权利要求4所述的固态断路器(100)，其特征在于，在通过所述电阻组(113)的电流的大小大于预定保护阈值的情况下，所述控制单元(16)能够基于所述第一电压反馈信号、所述第二电压反馈信号、所述第三电压反馈信号和所述电流反馈信号生成断开控制信号，
6.根据权利要求5所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述固态断路器(100)还包括第二通断电路(18)，所述第二通断电路(18)的输入端连接至所述控制单元(16)的第二输出端并且输出端连接至所述第二开关(12)的控制端，在所述第二开关(12)闭合的情况下，所述第一通断电路(17)能够在所述断开控制信号和所述闭合控制信号的控制下分别断开和闭合所述第一开关(11)，在所述第一开关(11)断开的情况下，所述第二通断电路(18)能够在所述断开控制信号的控制下断开所述第二开关(12)。
7.根据权利要求6所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述第一通断电路(17)包括第一隔离单元(171)和第一驱动单元(172)，所述第一隔离单元(171)的输入端连接至所述控制单元(16)第一输出端，所述第一隔离单元(171)能够将所述预定断开信号、所述断开控制信号和闭合控制信号进行隔离以得到经隔离的预定断开信号、经隔离的断开控制信号和经隔离的闭合控制信号，所述第一驱动单元(172)的输入端连接至所述第一隔离单元(171)的输出端以接收所述经隔离的预定断开信号、所述经隔离的断开控制信号和所述经隔离的闭合控制信号并且输出端连接至所述第一开关(11)，所述第一驱动单元(172)能够在接收到的信号为经隔离的预定断开信号的情况下驱动所述第一开关(11)断开，所述第一驱动单元(172)能够在接收到的信号为经隔离的断开控制信号的情况下驱动所述第一开关(11)断开，所述第一驱动单元(172)能够在接收到的信号为经隔离的闭合控制信号的情况下驱动所述第一开关(11)闭合。
8.根据权利要求7所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述固态断路器(100)还包括短路保护单元(19)，所述短路保护单元(19)的第一端连接至所述电流检测电路(24)并且第二端连接至所述第一驱动单元(172)，所述短路保护单元(19)能够在通过所述电阻组(113)的电流的大小大于预定保护阈值的情况下生成短路断开信号并输出至所述第一驱动单元(172)，从而使得所述第一驱动单元(172)驱动所述第一开关(11)断开。
9.根据权利要求6所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述第二通断电路(18)包括第二隔离单元(181)和第二驱动单元(182)，所述第二隔离单元(181)的输入端连接至所述控制单元(16)第二输出端，所述第二隔离单元(181)能够将所述断开控制信号和闭合控制信号进行隔离以得到经隔离的断开控制信号和经隔离的闭合控制信号，所述第二驱动单元(182)的输入端连接至所述第二隔离单元(181)的输出端以接收所述经隔离的断开控制信号和所述经隔离的闭合控制信号并且输出端连接至所述第二开关(12)，所述第二驱动单元(182)能够在接收到的信号为经隔离的断开控制信号的情况下驱动所述第二开关(12)断开，所述第二驱动单元(182)能够在接收到的信号为经隔离的闭合控制信号的情况下驱动所述第二开关(12)闭合。
...【技术特征摘要】
1.一种固态断路器(100)，连接至待保护电路，其特征在于，所述固态断路器(100)包括：
2.根据权利要求1所述的固态断路器(100)，其特征在于，在所述操作开关(13)由所述断开位置向所述闭合位置切换的过程中所述微动开关(14)能够被所述操作开关(13)驱动至预定闭合位置，所述位置检测电路(15)能够在所述微动开关(14)被驱动至所述预定闭合位置的情况下生成闭合反馈信号，所述控制单元(16)能够基于所述闭合反馈信号生成预定闭合信号，所述第一通断电路(17)在所述预定闭合信号的控制下闭合所述第一开关(11)。
3.根据权利要求1所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述第一开关(11)包括：
4.根据权利要求3所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述固态断路器(100)还包括：
5.根据权利要求4所述的固态断路器(100)，其特征在于，在通过所述电阻组(113)的电流的大小大于预定保护阈值的情况下，所述控制单元(16)能够基于所述第一电压反馈信号、所述第二电压反馈信号、所述第三电压反馈信号和所述电流反馈信号生成断开控制信号，在通过所述电阻组(113)的电流的大小小于预定保护阈值的情况下，所述控制单元(16)能够基于所述第一电压反馈信号、所述第二电压反馈信号、所述第三电压反馈信号和所述电流反馈信号生成闭合控制信号。
6.根据权利要求5所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述固态断路器(100)还包括第二通断电路(18)，所述第二通断电路(18)的输入端连接至所述控制单元(16)的第二输出端并且输出端连接至所述第二开关(12)的控制端，在所述第二开关(12)闭合的情况下，所述第一通断电路(17)能够在所述断开控制信号和所述闭合控制信号的控制下分别断开和闭合所述第一开关(11)，在所述第一开关(11)断开的情况下，所述第二通断电路(18)能够在所述断开控制信号的控制下断开所述第二开关(12)。
7.根据权利要求6所述的固态断路器(100)，其特征在于，所述第一通断电路(17)包括第一隔离单元(171)和第一驱动单元(172)，所述第一隔离单元(171)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕宝云，石莹，陈加敏，杨青，
申请(专利权)人：施耐德电气中国有限公司，
类型：新型
国别省市：
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