專利名稱：一種交流靜態(tài)開關的制作方法
技術領域：
本申請涉及電路開關領域，特別是涉及一種交流靜態(tài)開關。
背景技術：
目前，煤炭、石油等不可再生能源日漸枯竭以及風能、光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電成本的降低，催生了一種能夠適應新能源發(fā)電的新型電網，微電網在這種情況下應運而生。微電網是基于電力電子設備的小型電網，當微電網進入孤島運行模式時，系統(tǒng)時間常數(shù)較小，導致穩(wěn)定控制難度較大，這就對微電網中的控制開關提出了更高的精度要求，傳統(tǒng)的機械開關難以勝任，傳統(tǒng)的機械式斷路器由于受機械結構的制約以及滅弧過程的延時，動作時間較長并且具有隨機性，導致其無法實現(xiàn)快速實時的開斷，而目前基于晶閘管的交流靜態(tài)開關，雖然合閘時間可以比較精確的控制，但是其關斷必須要電流過零，理論上關斷時間最大會有IOms的延時，對于電路的分斷時間不能精確控制。

實用新型內容有鑒于此，本申請實施例提供一種交流靜態(tài)開關，可以實現(xiàn)開關分合的快速性和電路導通關斷時間的精確控制。為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g方案如下:一種交流靜態(tài)開關，所述交流靜態(tài)開關包括:至少一個橋式電路，所述橋式電路包括:第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管和第一 IGBT晶體管，其中:所述第一二極管的陰極和第二二極管的陰極相連接，第三二極管的陽極和第四二極管的陽極相連接，所述第一二極管的陽極和第三二極管的陰極作為所述交流靜態(tài)開關的一端，所述第二二極管的陽極和第四二極管的陰極作為所述交流靜態(tài)開關的另一端，所述交流靜態(tài)開關通過所述橋式電路接入電網中；所述第一 IGBT晶體管的集電極與所述第一二極管的陰極相連接，所述第一 IGBT晶體管的發(fā)射極與所述第三二極管的陽極相連接；用于根據開關命令生成觸發(fā)脈沖，并將所述觸發(fā)脈沖向外發(fā)送的控制模塊；分別與所述第一 IGBT晶體管的柵極、控制模塊相連接，用于根據所述觸發(fā)脈沖生成驅動信號，并向所述第一 IGBT晶體管發(fā)送所述驅動信號，驅動所述第一 IGBT晶體管的導通或關斷的驅動保護模塊。優(yōu)選地，所述控制模塊還包括:用于采集所述橋式電路模塊的溫度、電流大小和/或電壓大小數(shù)據并向外發(fā)送的采集單元。優(yōu)選地，所述交流靜態(tài)開關還包括:與所述控制模塊相連接，用于接收用戶輸入的開關命令并發(fā)送給所述控制模塊，或者，接收所述橋式電路模塊的溫度、電流大小和/或電壓大小數(shù)據并顯示的人機交互模塊。[0014]優(yōu)選地，所述橋式電路還包括:第一電阻和第一電容，所述第一電阻、第一電容串聯(lián)后，與所述第一 IGBT晶體管相并聯(lián)。優(yōu)選地，所述控制模塊為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。優(yōu)選地，所述人機交互模塊為觸摸顯示屏或具有輸入按鍵的顯示屏。由以上技術方案可以看出，本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關，與現(xiàn)有技術相比，基于IGBT晶體管實現(xiàn)電路的導通關斷，使交流靜態(tài)開關具有分合的快速性，并且電路關斷的延時在μ s級別，實現(xiàn)了開關分合時間的完全精確可控，從而保證了電路導通關斷時間的精確控制。

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本申請實施例提供的一種交流靜態(tài)開關的示意圖；圖2是本申請實施例提供的另一種交流靜態(tài)開關的示意圖；圖3是本申請實施例提供的又一種交流靜態(tài)開關中的橋式電路部分的示意圖；圖4是本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關接入交流電網中的示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。實施例一:圖1是本申請實施例提供的一種交流靜態(tài)開關的示意圖。如圖1所示，本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關包括:橋式電路1、控制模塊2和驅動保護模塊3，橋式電路I是由四個相同規(guī)格的二極管和一個IGBT晶體管組成的，二極管和IGBT晶體管的具體參數(shù)可以根據實際情況的需要選擇，橋式電路I接入到需要設置開關的電網或電路中，控制模塊2與橋式電路I相連接，可以根據用戶輸入的開關命令生成觸發(fā)脈沖并向外發(fā)送，驅動保護模塊3分別與IGBT晶體管的柵極、控制模塊相連接，驅動保護模塊3可以根據控制模塊2生成的觸發(fā)脈沖生成驅動IGBT晶體管導通或關斷的驅動信號，實現(xiàn)IGBT晶體管的導通或關斷。橋式電路包括:第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4和第一 IGBT晶體管Ql，四個二極管的規(guī)格相同。四個二極管和第一 IGBT晶體管Ql組成了一個橋式電路，第一二極管Dl的陰極和第二二極管D2的陰極相連接，第三二極管D3的陽極和第四二極管D4的陽極相連接，第一二極管Dl的陽極和第三二極管D3的陰極作為交流靜態(tài)開關的一端，所述第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陰極作為交流靜態(tài)開關的另一端；第一 IGBT晶體管Ql的集電極與所述第一二極管Dl的陰極相連接，第一 IGBT晶體管Ql的發(fā)射極與第三二極管D3的陽極相連接，第一 IGBT晶體管Ql的柵極與驅動保護模塊相連接；控制模塊2與驅動保護模塊3相連接，控制模塊2可以根據用戶輸入的開關命令生成觸發(fā)脈沖，并將所述觸發(fā)脈沖發(fā)送給所述驅動保護模塊3 ;控制模塊2還可以包括采集單元(圖中未示出)，該采集單元可以采集所述橋式電路I的溫度、電流大小和/或電壓大小數(shù)據并向外發(fā)送，采集單元可以是設置在電路中的傳感器、單片機或其他采集裝置，控制模塊2可以采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA裝置。 驅動保護模塊3與第一 IGBT晶體管Ql的柵極相連接，可以根據控制模塊2生成的觸發(fā)脈沖生成驅動信號，并向第一 IGBT晶體管Ql發(fā)送該驅動信號，該驅動信號可以驅動第一 IGBT晶體管Ql，實現(xiàn)第一 IGBT晶體管Ql的導通或關斷；驅動保護模塊3還可以在第一IGBT晶體管Ql的溫度、電流和/或電壓超出預設范圍時，生成驅動信號，驅動第一 IGBT晶體管Ql關斷，這里的預設范圍是根據第一 IGBT晶體管的自身屬性設定的，可以在電路中的電流出現(xiàn)異?；蛘哂捎诰w管自身的故障導致溫度過高、電流和電壓過大時關斷第一 IGBT晶體管Q1，保護整個交流靜態(tài)開關不至于損壞，驅動保護模塊3可以是具有驅動保護功能的IGBT驅動保護板、單片機或芯片，用戶可以根據需要選擇。本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關可以作為微電網、分布式電源或者負載接入電網中的開關，將橋式電路I接入需要設置開關的電網或電路中，橋式電路的一端可以與電網側相連，另一端可以與負載側相連接，當需要閉合或分斷電路時，控制模塊根據開關命令生成觸發(fā)脈沖，驅動保護模塊根據觸發(fā)脈沖生成第一驅動信號，第一驅動信號就可以控制第一 IGBT晶體管的導通或關斷，從而實現(xiàn)電路的閉合或分斷，當交流靜態(tài)開關處于閉合狀態(tài)時，第一 IGBT晶體管導通，電流的流向為 一端一Dl —第一 IGBT晶體管Ql — D4 —另一端，或者為:另一端一 D2 —第一 IGBT晶體管Ql — D3 — 一端，當交流靜態(tài)開關處于分斷狀態(tài)時，第一 IGBT晶體管Ql關斷，橋式電路中沒有電流流過。由以上技術方案可以看出，本申請實施例提供的一種交流靜態(tài)開關，主要基于IGBT晶體管實現(xiàn)電路的導通和關斷，使交流靜態(tài)開關具有分合的快速性，并且開關關斷的延時在μ s級別，實現(xiàn)了開關分合時間的完全精確可控，從而保證了對電路導通關斷時間的精確控制。實施例二對于用戶來說，需要根據實際的情況閉合或分斷開關，因此本申請實施例還提供了一種交流靜態(tài)開關，實現(xiàn)用戶對交流靜態(tài)開關的現(xiàn)場控制。圖2是本申請實施例提供的另一種交流靜態(tài)開關的示意圖如圖2所示，該交流靜態(tài)開關還包括:人機交互模塊4，在本申請實施例中，人機交互模塊4包括:輸入部分41和顯示部分42，其中:輸入部分41與控制模塊2相連接，用于接收用戶輸入的開關命令，并將該開關命令發(fā)送給控制模塊2。因此，當用戶在現(xiàn)場需要控制該交流靜態(tài)開關時，可以通過輸入部分41方便地完成對該交流靜態(tài)開關的閉合或分斷。顯示部分42與控制模塊2相連接，可以接收控制模塊2所采集的數(shù)據并顯示，這樣用戶在現(xiàn)場就可以清楚地掌握該交流靜態(tài)開關的當前狀態(tài)(包括:第一 IGBT晶體管的溫度、電路中的電流大小、電壓大小等)，進而方便用戶進行現(xiàn)場控制。此外，在本申請實施例中，顯示部分41還可以與輸入部分42相連接，用于當用戶在輸入部分41中輸入切換指令時，進行顯示，方便用戶清楚了解到自己的操作情況，避免出現(xiàn)誤操作等問題。本申請實施例在具體實現(xiàn)時，輸入部分41可以為輸入按鍵或鍵盤，顯示部分42可以為顯示屏。此外，而考慮到該交流靜態(tài)開關上的安裝空間以及智能化等問題，輸入部分41和顯示部分42可以采用觸摸顯示屏來實現(xiàn)，這樣用戶不僅可以在觸摸顯示屏上輸入切換指令，而且還可以在觸摸顯示屏上觀察到該交流靜態(tài)開關的詳細情況，人機交互模塊也可以是具有輸入按鍵的顯示屏。實施例三在上述實施例中，第一 IGBT晶體管Ql在關斷時由于自身的屬性問題會在電路中產生一個電壓尖峰，由于這一電壓尖峰較大，可能會對IGBT造成損壞，所以本申請實施例還提供了一種交流靜態(tài)開關，可以保護第一 IGBT晶體管不被電壓尖峰損壞。圖3是本申請實施例提供的又一種交流靜態(tài)開關中的橋式電路部分的示意圖。如圖3所示，該交流靜態(tài)開關的結構與上述實施例中的交流靜態(tài)開關結構相同，在該交流靜態(tài)開關中的橋式電路I還包括:第一電阻Rl和第一電容Cl,第一電阻Rl和第一電容Cl串聯(lián)，串聯(lián)后再與第一 IGBT晶體管Ql相并聯(lián)，第一電阻Rl和第一電容Cl可以在第一 IGBT晶體管Ql關斷時吸收電路中產生的電壓尖峰，并把吸收的能量儲存在第一電容Cl中，在第一 IGBT晶體管Ql再次導通時，將第一電容Cl中儲存的能量釋放到電路中，從而實現(xiàn)對第一 IGBT晶體管Ql的保護，避免電壓尖峰對第一 IGBT晶體管Ql造成損壞。圖4是本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關接入交流電網中的示意圖。如圖4所示，圖中只示出了橋式電路部分的連接情況，該示意圖中包括三個交流靜態(tài)開關，可以實現(xiàn)對電網與負載之間電路閉合或分斷的精確控制，同時，如果交流靜態(tài)開關所在電路的電壓等級較高，為了滿足絕緣耐壓的要求，可以將多個橋式電路串聯(lián)，控制模塊與多個橋式電路相連接，驅動保護模塊與多個橋式電路中的IGBT晶體管相連接，在滿足絕緣耐壓要求的同時可以實現(xiàn)對電路閉合或分斷的精確控制。由以上技術方案可以看出，本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關，與現(xiàn)有技術相比，基于IGBT晶體管實現(xiàn)電路的導通關斷，使交流靜態(tài)開關具有分合的快速性，并且電路關斷的延時在μ s級別，實現(xiàn)了開關分合時間的完全精確可控，從而保證了電路導通關斷時間的精確控制，并且驅動保護模塊還可以實現(xiàn)對交流靜態(tài)開關的過溫、過流和過壓保護，保證交流靜態(tài)開關在電力系統(tǒng)故障時不至于損壞。需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。[0049]需要說明的是，以上所述僅僅是本申請技術方案的一部分優(yōu)選具體實施方式
，使本領域技術人員能夠充分理解或實現(xiàn)本申請，而不是全部的實施例，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，基于以上實施例，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理，不做出創(chuàng)造性勞動前提下，還可以做出多種顯而易見的修改和潤飾，通過這些修改和潤飾所獲得的所有其他實施例，都可以應用于本申請技術方案，這些都不影響本申請的實現(xiàn)，都應當屬于本申請的保護范圍。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。以上對本申請進行了詳細介紹，本文中應用可具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想，同時，對于本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限制。
權利要求1.一種交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述交流靜態(tài)開關包括: 至少一個橋式電路，所述橋式電路包括:第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管和第一 IGBT晶體管，其中: 所述第一二極管的陰極和第二二極管的陰極相連接，第三二極管的陽極和第四二極管的陽極相連接，所述第一二極管的陽極和第三二極管的陰極作為所述交流靜態(tài)開關的一端，所述第二二極管的陽極和第四二極管的陰極作為所述交流靜態(tài)開關的另一端，所述交流靜態(tài)開關通過所述橋式電路接入電網中； 所述第一 IGBT晶體管的集電極與所述第一二極管的陰極相連接，所述第一 IGBT晶體管的發(fā)射極與所述第三二極管的陽極相連接； 用于根據開關命令生成觸發(fā)脈沖，并將所述觸發(fā)脈沖向外發(fā)送的控制模塊； 分別與所述第一 IGBT晶體管的柵極、控制模塊相連接，用于根據所述觸發(fā)脈沖生成驅動信號，并向所述第一 IGBT晶體管發(fā)送所述驅動信號，驅動所述第一 IGBT晶體管的導通或關斷的驅動保護模塊。
2.根據權利要求1所述的交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述控制模塊還包括:用于采集所述橋式電路模塊的溫度、電流大小和/或電壓大小數(shù)據并向外發(fā)送的采集單元。
3.根據權利要求2所述的交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述交流靜態(tài)開關還包括:與所述控制模塊相連接，用于接收用戶輸入的開關命令并發(fā)送給所述控制模塊，或者，接收所述橋式電路模塊的溫度、電流大小和/或電壓大小數(shù)據并顯示的人機交互模塊。
4.根據權利要求1所述的交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述橋式電路還包括:第一電阻和第一電容,所述第一電阻、第一電容串聯(lián)后,與所述第一 IGBT晶體管相并聯(lián)。
5.根據權利要求1所述的交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述控制模塊為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。
6.根據權利要求3所述的交流靜態(tài)開關，其特征在于，所述人機交互模塊為觸摸顯示屏或具有輸入按鍵的顯示屏。
專利摘要本申請公開了一種交流靜態(tài)開關，包括至少一個橋式電路、控制模塊和驅動保護模塊，其中橋式電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管和第一IGBT晶體管。通過控制電路和驅動保護電路實現(xiàn)對橋式電路的導通關斷的控制，實現(xiàn)開關功能，本申請實施例提供的交流靜態(tài)開關能夠實現(xiàn)對電路分合時間的精確控制，并且電路主要基于一個IGBT晶體管，結構較為簡單，工作可靠性高。
文檔編號H03K17/567GK202998035SQ201220748588
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者汪科 申請人:浙江省電力試驗研究院技術服務中心