全控件智能型大功率無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，主要針對大功率直流開關(guān)通斷瞬間的防電弧技術(shù)和對半控件無觸點(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)兩端無電壓則不會有電弧發(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，所以人們曾經(jīng)試圖采用此類無觸點(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，且半控型無觸點(diǎn)開關(guān)(晶閘管類)不能帶載關(guān)斷直流，全控型無觸點(diǎn)開關(guān)的控制極耐受干擾信號的能力較差，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，針對大功率直流電路帶載通斷所存在的滅弧難題提供一種全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置，又針對全控型無觸點(diǎn)開關(guān)易受干擾的難題提供一種抗干擾電路，還通過控制器的控制來保證無觸點(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)間不獨(dú)立承載電流，其基本結(jié)構(gòu)是:由機(jī)械開關(guān)(有觸點(diǎn)開關(guān))K和電力電子主開關(guān)(無觸點(diǎn)主開關(guān))Tl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)中無觸點(diǎn)開關(guān)的不同選擇和用法，全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置可以分成半控件(無觸點(diǎn)開關(guān)的控制極只對導(dǎo)通起作用而對截止不起作用)、全控件(無觸點(diǎn)主開關(guān)的控制極即能控制導(dǎo)通也能控制截止)和復(fù)合件(無觸點(diǎn)主開關(guān)為半控器件而無觸點(diǎn)控制開關(guān)為全控器件)三種類型，本專利所述的是全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置(即附圖3中的“DCS”)，其特征在于:由控制器A、有觸點(diǎn)開關(guān)K、無觸點(diǎn)主開關(guān)Tl及防干擾電路構(gòu)成，其防干擾電路由無觸點(diǎn)控制開關(guān)T2、電壓源E及電容C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，其負(fù)極與K主觸點(diǎn)的出端和T2的負(fù)極共點(diǎn)連接后連接直流輸出母線的正極(M+)，其控制極與E的負(fù)極和C的正極共點(diǎn)連接后接至A ；T2的正極接E的正極，其控制極與C的負(fù)極相接后接至Α，Α除了接Tl和Τ2的控制極之外，還連接K的控制線圈、工作電源監(jiān)測儀表V和輸出負(fù)載。
[0005]本發(fā)明以防電弧為目的，利用無觸點(diǎn)開關(guān)帶載通斷無電弧的優(yōu)勢而避開持續(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，既規(guī)避帶載通斷直流的電弧難題，又避免Tl持續(xù)獨(dú)立承載電流引發(fā)熱隱患的風(fēng)險(xiǎn)，還通過抗干擾電路防止全控型無觸點(diǎn)開關(guān)器件Tl誤動(dòng)作。
[0006]實(shí)施本專利使直流應(yīng)急電源Ε02在緊急情況下既能快速無電弧投入，又能速無電弧退出，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為直流母線接觸裝置為有觸點(diǎn)開關(guān)的直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為有觸點(diǎn)開關(guān)型，其致命缺點(diǎn)是Κ2在通斷過程中產(chǎn)生電弧。
[0008]圖2為直流母線接觸裝置為無觸點(diǎn)開關(guān)的直流供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為無觸點(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為全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其直流供電系統(tǒng)圖中配置的DCS為本專利所述的全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置。
[0010]圖中:Ε01:直流工作電源，Ε02: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，全控件智能型大功率無電弧直流母線接觸裝置(DCS)由控制器A、有觸點(diǎn)開關(guān)K、無觸點(diǎn)主開關(guān)Tl及其抗干擾電路構(gòu)成，抗干擾電路由無觸點(diǎn)控制開關(guān)T2、電壓源E及電容C構(gòu)成。
[0012]Tl的正極與K主觸點(diǎn)的入端共點(diǎn)連接后連接應(yīng)急直流電源E02的母線正極(2M+)、其負(fù)極與K主觸點(diǎn)的出端及T2的負(fù)極共點(diǎn)連接后接至輸出母線的正極(M+)，其控制極與E的負(fù)極和C的正極共點(diǎn)連接后引至A ;T2的正極接E的負(fù)極，其控制極與C的負(fù)極相接后引至A ；Α還連接K的控制線圈、直流工作電源EOl的監(jiān)測儀表V及輸出負(fù)載監(jiān)測端。
[0013]原理簡述:在控制器A的監(jiān)測和控制作用下，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Τ2自動(dòng)截止、直流負(fù)載功率由EOl直接提供；當(dāng)監(jiān)測到電源EOl驟?；虍惓９收闲盘枙r(shí)，Tl自動(dòng)導(dǎo)通、Τ2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)閉合前已無壓差，因此其閉合不產(chǎn)生電弧)，直流負(fù)載功率改由直流應(yīng)急電源Ε02提供；當(dāng)監(jiān)測到母線或負(fù)荷故障(嚴(yán)重過載或短路或其他緊急情況)或收到人工輸入緊急