一种用于连接和断开连接DC电力源和负载的电气开关装置，包括第一和第二对可控的机电触点，所述触点耦合到DC电力源和负载，用于当所述触点闭合时将所述电力源连接到所述负载，及当所述触点断开时将所述电力源与所述负载断开连接。控制器被耦合到所述机电触点并被编程为产生用于断开和闭合所述触点的控制信号。二极管被耦合到所述机电触点以阻止电流从负载流到电力源，及可控的半导体开关被耦合到控制器并跨接电力源用于响应于指示所述第一或第二对机电触点中的任意一个或两者从闭合状态过渡到断开状态的控制信号，暂时地短路所述源。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混合电气开关，其具有用于将DC电力源连接到负载的闭合的导通状态和用于将DC电力源与负载断开连接的断开的非导通状态。
技术介绍
在相对较高的电压断开高DC电流通常使用高成本的设备来实现。例如，大量串联的机电触点已被用于实现DC负载断路能力。磁性熄弧或熄弧沟也和电磁接触器结合使用， 且触点已被放入真空封装的玻璃“瓶”中以减小在负载断路下的电弧电势。需要以较低成本的方式在相对较高的电压断开高DC电流。
技术实现思路
根据一种实施方式，一种用于连接和断开连接DC电力源和负载的电气开关装置包括第一和第二对可控的机电触点，所述触点耦合到DC电力源和负载，用于当所述触点闭合时将所述电力源连接到所述负载，及当所述触点断开时将所述电力源与所述负载断开连接。二极管被耦合到所述机电触点以阻止电流从负载流到电力源，及可控的半导体开关被耦合到控制器并跨接电力源。控制器被耦合到所述机电触点和可控的半导体开关，并被编程为产生用于闭合和断开所述半导体开关的控制信号，并在所述第一或第二对机电触点中的至少一对从闭合状态过渡到断开状态时，产生用于使所述半导体开关闭合的控制信号以暂时地短路所述DC电力源。在一种实现中，所述控制器被编程为控制所述半导体开关暂时地短路所述DC电力源，及在所述DC电力源被所述半导体开关短路时断开所述机电触点对中的至少一对。在另一种实现中，所述控制器被编程为断开所述第一和第二对机电触点中的至少一对，并在所述第一和第二对机电触点中的至少一对断开后，控制所述半导体开关暂时地短路所述DC电力源。再一种实现包括与二极管并联连接的第三对可控的机电触点，及所述控制器被编程为响应于所述第一和第二对触点中的至少一对断开的命令来闭合所述第三对机电触点。附图描述在阅读以下详细描 述并参考附图后，本公开的优势将变得明显，在附图中，附图说明图1是耦合DC源和电阻负载及电容负载的混合电气开关的电原理图。图2是图1的混合电气开关的改进型式的电原理图。图3是图1的混合电气开关的另一改进型式的电原理图。图4是图1的混合电气开关的又一改进型式的电原理图。图5是图1的混合电气开关的再一改进型式的电原理图。具体实施方式虽然本专利技术易于具有各种改进和替代形式，在附图中通过实例示出了具体的实施方式且将在本文进行详细描述。然而，应该理解，本专利技术不旨在被限于公开的特定形式。相反，本专利技术将覆盖落入由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有改进、等同和替代形式。图1图示了混合电气开关10，其将诸如光伏源的DC电力源20耦合到负载30，负载30被图示为电阻部件30a和电容部件30b。示例性开关10在图1中被示出为两端口器件，其分别在+和-输入端子21和22连接到开关10的源20，及分别在+和-输出端子31 和32连接到开关10的负载30。开关10具有其中源20和负载30断开连接的断开的非导通状态和其中源20和负载30连接的闭合的导通状态。在导通状态，电流从+输入端子经过二极管Dl和一对闭合触点Cla流到负载30的+端子31。电流从-负载端子32经过一对触点Clb返回到源20的-端子22。源20被示出为非理想的电流源，但可以使用其他类型的DC电力源。例如，开关10 可与具有受限的电流容量的电压源一起使用，且也可具有相关的复杂分布的LRC阻抗。开关10包括诸如微处理器的可编程控制器11，其向控制两对触点Cla和Clb的断开和闭合的接触器线圈Cl提供线圈电力，触点Cla和Clb反过来决定开关10是在断开还是闭合状态。控制器11也提供电力到接触器线圈C2，该接触器线圈C2控制何时一对触点 C2a闭合以绕过二极管Dl而旁路电流，在稳态条件下开关何时在其闭合的导通状态。通过闭合触点C2a形成的旁路避免了在不需要二极管时二极管Dl中的导通损耗。控制器11也提供了栅极驱动信号到跨接于输入端子21和22的晶体管Q1。控制器11能够接收诸如外部命令的输入以断开或闭合开关和/或响应于来自一个或多个传感器的输入，在内部产生命令。当使开关10在其闭合和断开状态之间过渡时，控制器11提供特定的时序序列。当开关10在断开的非导通稳态，触点Cla和Clb断开，而晶体管Ql截止。当开关 10在闭合的导通稳态时，触点Cla和Clb闭合，而晶体管Ql截止。当开关10在其断开和闭合状态之间过渡时，具有可由控制器11执行的两个主要的“做(make)”序列和两个主要的 “断路(break)”序列，如下所述负载做序列#1(i)接触器线圈C2被激励以闭合触点C2a。(ii)在触点C2a的最坏情况下的闭合和弹起时间结束后，接触器线圈Cl被激励以闭合触点Cla和Clb。负载做序列#2⑴晶体管Ql被驱动为“接通”。(ii)接触器线圈C2和Cl被激励以闭合触点C2a、Cla和Clb。(iii)在触点C2a、Cla和Clb的最坏情况下的闭合和弹起时间结束后，晶体管Ql 被驱动为“截止”。负载断路序列#1(i)接触器线圈C2被去激励以断开触点C2a。(ii)在触点C2a 的最坏情况下的断开时间过后，晶体管Ql被驱动到接通并导通来自源20的所有电流+瞬态二极管Dl恢复电流。(iii)在二极管Dl恢复后，从负载电容33经过晶体管Ql的电流路径被阻挡。(iv)线圈Cl被去激励以断开触点Cla和Clb。(V)在确保触点Cla和Clb完全打开的延迟过后，晶体管Ql被驱动到截止。负载断路序列#2(i)接触器线圈C2被去激励以断开触点C2a。(ii)在触点C2a的最坏情况下的断开时间过后，线圈Cl被去激励以在次秒级延迟时间过后断开触点Cla和Clb。触点Cla和Clb可(根据设计)维持电弧。(iii)在确保触点Cla和Clb完全打开的延迟过后，晶体管Ql被驱动到接通并导通来自源20的所有电流+瞬态二极管Dl恢复电流，其根据可获得的在触点Cla和Clb两端的从一极到另一极导通的电弧电流而变化。(iv)在最坏情况下的二极管恢复时间过后，电弧被熄灭且晶体管Ql被驱动到截止。控制器可被编程以执行以上序列的任意组合。在负载断路序列#1和#2，触点Cla 和Clb仅需要为额定AC的，因为触点没有被要求断路维持的DC电弧。通过使用晶体管Ql 来对源20进行短路，从包括触点Cla和Clb的导通路径去除了潜在的电弧能量。在负载断路序列#1，二极管Dl的恢复电流比负载断路序列#2中的要大得多，且因此二极管Dl上的压力更大。在负载断路序列#2，触点Cla的电弧放电时间比负载断路序列#1中的要长得多。最好的序列是根据在给定的混合开关设计中使用的应用和部件类型来确定的。触点C2a 仅被用于当混合开关在闭合的导通状态时，在稳态条件下通过经过触点C2a对二极管Dl进行旁路来去除二极管Dl导通损耗。作为任何状态过渡序列的一部分，即在做序列或断路序列，在晶体管Ql被驱动到接通前，触点C2a总是完全断开。图2图示了改进的混合开关40，其包括手动操作的具有电力极点41的断开连接开关和连接到控制电路11以使得控制电路能够探测电力极点41的断开和闭合的联动的辅助开关触点42。该断开连接开关可如图示的被集成到混合开关中或者可为外置的且通过任意数量的方法被逻辑互锁。当断开连接开关在负载下被断开时，下列负载断路序列中的一个由控制电路11执行负载断路序列#1(i)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.11 US 12/854,2231.一种用于连接和断开连接DC电力源和负载的电气开关装置，所述开关装置包括第一对可控的机电触点和第二对可控的机电触点，所述第一对可控的机电触点和所述第二对可控的机电触点耦合到所述DC电力源和所述负载，用于当所述触点闭合时将所述电力源连接到所述负载，及当所述触点断开时将所述电力源与所述负载断开连接，以提供所述DC电力源和所述负载之间的电隔离，二极管，其耦合到所述机电触点以阻止电流从所述负载流到所述DC电力源，可控的半导体开关，其跨接于所述电力源被耦合，及控制器，其耦合到所述机电触点和所述可控的半导体开关，用于产生控制信号，所述控制信号用于断开和闭合所述触点且用于将所述可控的半导体开关合上和断开，所述控制器被编程以当所述第一对机电触点和所述第二对机电触点中的至少一对从闭合状态过渡到断开状态时，产生用于将所述半导体开关合上的控制信号以暂时地短路所述DC电力源。2.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述第一对可控的机电触点和所述第二对可控的机电触点包括与所述源的正端子和所述负载串联连接的第一对触点，及与所述源的负端子和所述负载串联连接的第二对触点。3.根据权利要求1所述的电气开关装置，其包括与所述二极管并联连接的第三对可控的机电触点，用于当所述第一对触点和所述第二对触点闭合时旁路所述二极管以阻止二极管导通损耗。4.根据权利要求1所述的电气开关装置，其包括连接成双极配置的多个DC电力源，且所述可控的半导体开关被跨接于所述多个DC电力源耦合。5.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述控制器被编程为控制所述半导体开关暂时地短路所述DC电力源，及在所述DC电力源被所述半导体开关短路时断开所述机电触点对中的至少一对。6.根据权利要求1所述的电气开关装置，其中所述控制器被编程为断开所述第一对机电触点和所述第二对机电触点中的至少一对，并在所述第一对机电触点和所述第二对机电触点中的所述至少一对断开后，控制所述半导体开关暂时地短路所述DC电力源。7.根据权利要求1所述的电气开关装置，其包括与所述二极管并联连接的第三对可控的机电触点，且所述控制器被编程为响应于断开所述第一对触点和所述第二对触点中的至少一对的命令来闭合所述第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·T·韦斯特，
申请(专利权)人：赞特雷克斯科技公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。