專利名稱：一種磁控高頻接觸式電子開關及應用該開關的變流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高頻電子開關及其應用領域，具體地，涉及一種磁控高頻接觸式電子開關及應用該開關的變流器。
背景技術：
由于風力發(fā)電技術的開發(fā)和應用，變流器成為了風力發(fā)電機組不可缺少的重要部件，變流器的核心元器件I GBT則成為變流器可靠性運行的關鍵。IGBT作為一種高頻電子開關，可實現(xiàn)直流到交流的逆變，以及交流到直流的可控整流，例如逆變是通過電力電子開關產(chǎn)生高頻不同脈寬的脈沖，再經(jīng)過LCL濾波，從而產(chǎn)生較為平滑的正弦波形，整流同樣也是通過電力電子開關將不規(guī)則的電源波形切割成高頻脈沖，再通過整流濾波，從而得到較為平滑的直流電壓。因此變流器的核心部件IGBT可以視其為一種高頻電子開關，開關的作用就是關斷閉合電路或使斷開電路導通，因此“導通”與“關斷”則成為關鍵，目前可以實現(xiàn)的電路導通或關斷的方式有兩種，第一種是通過電力電子開關使電路導通過或關斷，第二種就是導體接觸導通或關斷。其中，第一種IGBT可實現(xiàn)，目前風力發(fā)電機組變流器的核心部件基本為IGBT，通過各種復雜的調(diào)制信號控制IGBT的導通和關斷實現(xiàn)逆變和整流，IGBT為電力電子設備，主要由硅等半導體材料組成，制造工藝要求較高，制造成本較高，技術難度較大；在運行過程中釋放出較大的熱量，必須使用大功率散熱系統(tǒng)；運行過程中對對設備的絕緣性能要求較高，如絕緣下降，容易導致IGBT被擊穿，造成永久性的損壞，另外，IGBT在實際應用中經(jīng)常會出現(xiàn)異常失效等現(xiàn)象。第二種為普通的接觸器就可以實現(xiàn)，但接觸器的開關速度絕對趕不上IGBT 2KHZ的開關頻率，如何使普通接觸導通的速度加快，從而使普通接觸導通元器件成為IGBT的替代品，克服目前IGBT存在的各種缺陷，是目前的一個重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁控高頻接觸式電子開關，可以作為高頻電子開關，替換成本較高的IGBT，降低成本。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種磁控高頻接觸式電子開關，包括導電金屬殼體，所述導電金屬殼體底部設置有電源輸入端，對應地，殼體上設置有電源輸出端，且所述電源輸出端通過絕緣隔離介質(zhì)與導電金屬殼體連接；在所述導電金屬殼體內(nèi)設置有振動體，所述振動體一端通過彈性導電金屬與所述電源輸出端連接；所述振動體外壁繞有線圈，所述線圈外圍設置有永磁鐵；所述導電金屬殼體上設置有與線圈連接的控制端及控制接地端，所述控制端及控制接地端通過絕緣隔離介質(zhì)與導電金屬殼體連接；所述振動體在永磁鐵及線圈的控制下往復運動，且運動過程中，振動體另一端與導電金屬殼體底部的電源輸入端不斷導通、關斷。
進一步地，所述電源輸入端與電源輸出端相互替換。進一步地，所述導電金屬殼體內(nèi)形成密封腔室，所述密封腔室為真空或設置惰性氣體的腔室。進一步地，所述導電金屬殼體為圓柱型。進一步地，所述絕緣隔離介質(zhì)為陶瓷。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種應用上述開關的變流器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供了一種以磁場為觸發(fā)源、并以接觸“導通”和“關斷”方式制作的高頻電力電子開關，可以替代現(xiàn)有的IGBT，在滿足高頻開關的同時，還可以節(jié)省成本，且制作工藝環(huán)境要求不高，另外還可以克服IGBT在實際應用中經(jīng)常會出現(xiàn)異常失效，過電壓擊穿等缺陷。2、振動體的一端與電源輸出或輸入端之間連接有彈性導電金屬，其為高頻振動觸點，可以起到導電及驅(qū)動振動體另一端(高頻開關觸點)與電源輸入或輸出端分離的作用。3、將振動體一端(聞頻開關觸點)置于真空或在惰性氣體的腔室中，可以防止聞頻接觸過程中出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。4、本發(fā)明的變流器，由于采用上述磁控高頻接觸式電子開關來替換IGBT，可大大降低變流器的成本，同時如果損壞可以進行維護，繼續(xù)使用。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為普通揚聲器截面圖；圖2為本發(fā)明的高頻接觸式電子開關截面圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1本發(fā)明的一種磁控高頻接觸式電子開關參考了普通揚聲器的原理，如圖1所示為普通揚聲器的截面圖，包括鐵芯101，鐵芯101上繞有線圈103，線圈103外側(cè)設置有永磁體102，且線圈103與振動膜104連接。揚聲器是通過磁場中的線圈103驅(qū)動振動膜104，產(chǎn)生聲波，其頻率輸出范圍是20HZ-2KHZ。通過對上述普通揚聲器進行改進，得到了本發(fā)明的一種磁控高頻接觸式電子開關，如圖2所示，本發(fā)明的一種磁控高頻接觸式電子開關包括導電金屬殼體I，導電金屬殼體I底部設置有電源輸入端2，對應地，壁上設置有電源輸出端3，且電源輸出端3通過絕緣隔離介質(zhì)4與導電金屬殼體I連接；在導電金屬殼體I內(nèi)設置有振動體5，振動體5上端通過彈性導電金屬6與電源輸出端3連接；振動體5外壁繞有線圈7，線圈7外圍設置有永磁鐵8 ;導電金屬殼體I上設置有與線圈7連接的控制端9及控制接地端10，控制端9及控制接地端10通過絕緣隔離介質(zhì)與導電金屬殼體I連接；振動體5在永磁鐵8及線圈7的控制下往復運動，且運動過程中，振動體5下端與導電金屬殼體I底部的電源輸入端2不斷導通、關斷。其中，導電金屬殼體I是整個磁控高頻接觸式電子開關的主要框架結(jié)構(gòu)；電源輸入端2是用來連接將要用來調(diào)制的電源，如果磁控高頻接觸式電子開關是用來逆變，一般接直流電源；電源輸出端3是磁控高頻接觸式電子開關的調(diào)制完輸出的動力電源接口，從此接口輸出的電源再經(jīng)過濾波可得到一種相對平滑的交流曲線；絕緣隔離介質(zhì)4可以優(yōu)選陶瓷結(jié)構(gòu)，此部分設計是為了保證導電金屬殼體I與彈性導電金屬6存在較高的絕緣性能；振動體5為普通導電金屬材質(zhì)，可為銅或者質(zhì)量相對較小的鋁合金，因此振動體5相當于一個動觸點；彈性導電金屬6，可以是一種銅合金，作用主要是支撐振動體5的上端、連接振動體5的上端與電源輸出端3,使振動體5與電源輸出端3能夠?qū)щ姡瑫r又有一定的抗疲勞振動的能力；線圈7是用來連接調(diào)制電源，驅(qū)動振動體5往復運行；永磁鐵8是用來產(chǎn)生磁場，當線圈7中通入調(diào)制電流，則通電導體在永磁鐵8產(chǎn)生的磁場中受到安培力的作用會驅(qū)動振動體5往復運動；控制端9是調(diào)制電源的高電位點；控制接地端10是相對于控制端9有一點電位差，用來連接調(diào)制電源低電位點。上述磁控高頻接觸式電子開關的工作原理為線圈7在通入調(diào)制電源后會驅(qū)動振動體5往復運動，運動的過程中會接觸另一觸點即電源輸入端2，從而實現(xiàn)接觸導通，如果電源輸入端2和電源輸出端3有一定電位差則則會產(chǎn)生一個脈沖電源。在上述實施例中，電源輸入端2與電源輸出端3可以相互替換。在上述實施例中，導電金屬殼體I上設置有小孔11，可作為抽真空孔或惰性氣體充入口，使導電金屬殼體I內(nèi)形成真空或含有惰性氣體的密封腔室。且導電金屬殼體I可選用圓柱型結(jié)構(gòu)，導電金屬殼體I可用來隔開振動體5下端(高頻接觸觸點)與外界介質(zhì)的聯(lián)系，保證此高頻接觸觸點在一個真空或者含有惰性氣體的腔室內(nèi)工作，從而消除高頻接觸觸點在運行過程中的放電或拉弧現(xiàn)象，同時可以消除振動產(chǎn)生的聲波傳遞。在上述實施例中，導電金屬殼體I底部也可設置有內(nèi)凸起，對應地，振動體5下端設置有與內(nèi)凸起配合的凹陷，其中內(nèi)凸起可作為靜觸點，方便線圈7驅(qū)動振動體5高速往復運動時接觸，從而產(chǎn)生高頻脈沖。實施例2本發(fā)明提供了一種變流器，將實施例1中的磁控高頻接觸式電子開關應用在變流器中，作為變流器用高頻電子開關，可以替換現(xiàn)有變流器中經(jīng)常使用的IGBT，可降低變流器的成本，且方便維護。最后應說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁控高頻接觸式電子開關，其特征在于，包括:導電金屬殼體，所述導電金屬殼體底部設置有電源輸入端，對應地，殼體上設置有電源輸出端，且所述電源輸出端通過絕緣隔離介質(zhì)與導電金屬殼體連接；在所述導電金屬殼體內(nèi)設置有振動體，所述振動體一端通過彈性導電金屬與所述電源輸出端連接；所述振動體外壁繞有線圈，所述線圈外圍設置有永磁鐵；所述導電金屬殼體上設置有與線圈連接的控制端及控制接地端，所述控制端及控制接地端通過絕緣隔離介質(zhì)與導電金屬殼體連接；所述振動體在永磁鐵及線圈的控制下往復運動，且運動過程中，振動體另一端與導電金屬殼體底部的電源輸入端不斷導通、關斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁控高頻接觸式電子開關，其特征在于，所述電源輸入端與電源輸出端相互替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關，其特征在于，所述導電金屬殼體內(nèi)形成密封腔室，所述密封腔室為真空或設置惰性氣體的腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關，其特征在于，所述導電金屬殼體為圓柱型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關，其特征在于，所述絕緣隔離介質(zhì)為陶瓷。
6.一種變流器，其 特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一項所述的磁控高頻接觸式電子開關。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁控高頻接觸式電子開關，通過在導電金屬殼體內(nèi)設置振動體，振動體外壁繞有線圈，線圈外圍設置有永磁鐵；振動體的一端通過彈性導電金屬與電源輸出或輸入端連接，振動體的另一端在通電線圈及磁場的作用下與電源輸入或輸出端不斷導通、關斷，上述開關可以替代現(xiàn)有的IGBT，在滿足高頻開關的同時，還可以節(jié)省成本，且制作工藝環(huán)境要求不高，另外還可以克服IGBT在實際應用中經(jīng)常會出現(xiàn)異常失效，過電壓擊穿等缺陷；本發(fā)明還公開了一種應用上述開關的變流器，可降低變流器的生產(chǎn)成本。
文檔編號H03K17/687GK103078619SQ20121052118
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者馬旭 申請人:北京天源科創(chuàng)風電技術有限責任公司