復(fù)合件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及大功率直流開關(guān)領(lǐng)域，特別是涉及中壓(U > 500V)和高壓(U >1000V)大功率直流開關(guān)領(lǐng)域，主要針對(duì)大功率直流開關(guān)通斷瞬間的防電弧技術(shù)和對(duì)半控件無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的直流帶載關(guān)斷技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知:各類直流機(jī)械開關(guān)(有觸點(diǎn)開關(guān))在帶載接通前的瞬間和剛剛帶載斷開的瞬間所形成的電弧都是觸點(diǎn)兩端電壓所形成的電場(chǎng)擊穿空氣(電離)造成的，若在接通前和斷開后的瞬間觸點(diǎn)兩端無(wú)電壓則不會(huì)有電弧發(fā)生。而在近年來興起的各類直流供電系統(tǒng)中，運(yùn)行中不允許中斷直流供電的負(fù)載(如地鐵、有軌和無(wú)軌電車、電動(dòng)列車、應(yīng)急電源的逆變器等)愈來愈多，這些負(fù)載在正常情況下由直流工作電源(附圖中的E01)供電，而在直流工作電源突然因故停電時(shí)則應(yīng)急工作電源(附圖中的E02)必須瞬間接替工作電源繼續(xù)向負(fù)載供電，而應(yīng)急電源接通前的瞬間，其主觸點(diǎn)的入、出兩端存在額定電壓，因此其接通過程難免產(chǎn)生嚴(yán)重電弧，不僅如此，在負(fù)載未解除的情況下若因特殊需要而瞬間切斷應(yīng)急電源的供電，則主觸點(diǎn)兩端也會(huì)因電壓的存在而產(chǎn)生嚴(yán)重的電弧，為避免電弧引發(fā)惡性事故和毀壞開關(guān)裝置，用于直流主回路通斷的開關(guān)裝置必須考慮滅弧措施，這就引起直流開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大和成本大大提高。大功率電力電子開關(guān)(即無(wú)觸點(diǎn)開關(guān))器件和模塊問世后，由于其導(dǎo)通是擴(kuò)散的結(jié)果而關(guān)斷(截止)是停止擴(kuò)散的結(jié)果，其過程中不產(chǎn)生電弧，所以人們?cè)?jīng)試圖采用此類無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)代替各類機(jī)械開關(guān)，但電力電子開關(guān)大功率持續(xù)在線工作所造成的大量損耗又能形成嚴(yán)重的熱隱患，給系統(tǒng)設(shè)備的安全和可靠造成嚴(yán)重威脅，且半控型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(晶閘管類)不能帶載關(guān)斷直流，全控型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的控制極耐受干擾信號(hào)的能力較差，容易出現(xiàn)誤動(dòng)作，影響系統(tǒng)可靠性和安全性，因此，電力電子開關(guān)無(wú)法替代有觸點(diǎn)開關(guān)在線工作，大功率帶載通斷直流電路一直成為直流開關(guān)領(lǐng)域內(nèi)棘手的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是，針對(duì)大功率直流電路帶載通斷所存在的滅弧難題提供一種智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置，又針對(duì)半控型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)不能關(guān)斷直流的難題提供一種動(dòng)態(tài)反偏置電路，使半控型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)可以關(guān)斷直流，還通過控制器的控制來保證無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)通道只在應(yīng)急直流電源投入或退出瞬間承載負(fù)荷電流而其他時(shí)間不承載電，其基本結(jié)構(gòu)是:由機(jī)械開關(guān)(有觸點(diǎn)開關(guān))通道和電力電子開關(guān)(無(wú)觸點(diǎn)開關(guān))通道構(gòu)成直流應(yīng)急電源輸出的雙通道結(jié)構(gòu)，連接于直流應(yīng)急電源E02和直流輸出母線M+之間。
[0004]根據(jù)雙通道結(jié)構(gòu)中無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的不同選擇和用法，無(wú)電弧型大功率直流母線接觸裝置可以分成半控式(無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)器件的控制極只對(duì)導(dǎo)通起作用而對(duì)截止不起作用)、全控式(無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的控制極即能控制導(dǎo)通也能控制截止)和復(fù)合式(既有半控器件也有全控器件)三種類型，本專利所述的是復(fù)合式無(wú)電弧型大功率直流母線接觸裝置(即附圖3中的“DCS” )，其特征在于:由控制器A、有觸點(diǎn)主開關(guān)K、無(wú)觸點(diǎn)主開關(guān)Tl及其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路構(gòu)成，其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路由無(wú)觸點(diǎn)控制開關(guān)T2、電壓源E、電容C及二極管D構(gòu)成。Tl的正極與K主觸點(diǎn)的入端連接后直接與應(yīng)急直流電源E02的正極母線(2M+)相接，Tl的負(fù)極分別與K主觸點(diǎn)的出端、T2的負(fù)極、D的正極相接后共同連接直流輸出母線的正極(M+)，二極管D的負(fù)極接電容C的正極和電壓源E的負(fù)極，電壓源E的正極接T2的正極，C的負(fù)極連直流輸出母線的負(fù)極(M-)。Tl和T2的控制極接控制器A，A還連接K的控制線圈、工作電源監(jiān)測(cè)儀表V、還可以監(jiān)測(cè)輸出負(fù)載。
[0005]本發(fā)明以防電弧為目的，利用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)帶載通斷無(wú)電弧的優(yōu)勢(shì)而避開持續(xù)在線的熱隱患弊端，利用有觸點(diǎn)開關(guān)在線承載電流損耗低的優(yōu)勢(shì)而避開其帶載通斷產(chǎn)生電弧的弊端，通過控制使二者互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，保證應(yīng)急直流投入時(shí)Tl先導(dǎo)通而K的主觸點(diǎn)后閉合，保證直流應(yīng)急電源退出時(shí)K的主觸點(diǎn)先斷開而Tl后截止，Tl只在通或斷的瞬間獨(dú)立承載電流，即規(guī)避帶載通斷直流的電弧難題，又避免了 Tl持續(xù)獨(dú)立承載電流引發(fā)熱隱患事故的威脅，還通過動(dòng)態(tài)反偏置電路控制使半控型無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)Tl可以關(guān)斷帶載直流電路。
[0006]實(shí)施本專利使直流應(yīng)急電源E02在緊急情況下既能快速無(wú)電弧投入，又能速無(wú)電弧退出，還因避免了 Tl的滿載熱在線工況而避開了熱隱患風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0007]圖1所示的直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為有觸點(diǎn)開關(guān)型，其致命缺點(diǎn)是K2在通斷過程中產(chǎn)生電弧。
[0008]圖2所示的直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)型，其致命缺點(diǎn)是在線發(fā)熱存在熱隱患，且存在不能關(guān)斷直流或容易誤動(dòng)作等問題。
[0009]圖3所示的直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為本專利所述的復(fù)合件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置。
[0010]圖中:E01:直流工作電源，E02:直流應(yīng)急電源，DCS:直流母線接觸裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖3所示，復(fù)合件智能型大功率無(wú)電弧直流母線接觸裝置DCS由控制器A、有觸點(diǎn)主開關(guān)K、無(wú)觸點(diǎn)主開關(guān)Tl及其動(dòng)態(tài)反偏置控制電路構(gòu)成，動(dòng)態(tài)反偏置控制電路由無(wú)觸點(diǎn)控制開關(guān)T2、電壓源E、電容C及二極管D構(gòu)成。其Tl的正極與應(yīng)急直流電源E02的母線正極、K主觸點(diǎn)的入端共點(diǎn)連接，Tl的負(fù)極與K主觸點(diǎn)的出端、T2的負(fù)極、二極管D的正極、輸出母線的正極M+共點(diǎn)連接，二極管D的負(fù)極與電容C的正極、電壓源E的負(fù)極共點(diǎn)連接，電壓源E的正極連接無(wú)觸點(diǎn)控制開關(guān)T2的正極，C的負(fù)極連接放電母線的負(fù)極M-。Tl和T2的控制極接控制器A，A還連接K的控制線圈、直流工作電源EOl的監(jiān)測(cè)儀表V及輸出負(fù)載監(jiān)測(cè)端。
[0012]原理簡(jiǎn)述:在控制器A的監(jiān)測(cè)和控制作用下，當(dāng)直流工作電源EOl正常時(shí)，K的接點(diǎn)自動(dòng)斷開、Tl和T2自動(dòng)截止、直流負(fù)載功率由直流工作電源直接提供；當(dāng)監(jiān)測(cè)到電源EOl驟?；虍惓９收闲盘?hào)時(shí)，Tl自動(dòng)導(dǎo)通、T2保持可靠截止、K的接點(diǎn)繼Tl導(dǎo)通后自動(dòng)閉合(Tl的導(dǎo)通使K接點(diǎn)閉合前已無(wú)壓差，因此其閉合不產(chǎn)生電弧)，