CN108270198A - 一种直流组合开关电器及工作方法 - Google Patents

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刘志远
耿英三
王建华
黄鑫健
刘衍彬
杨騉
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    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
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Abstract

本发明公开了一种直流组合开关电器及工作方法，其主回路由两条并联的支路组成，第一支路由电力电子器件和直流熔断器串联组成，第二支路由直流机械开关单独组成，两条并联支路分别与主回路中的DC电源和负载相连接；还包括由电流检测控制模块、电力电子器件驱动电路和直流机械开关操动机构组成的控制回路；电流检测控制模块实时检测主回路中电流的状态，通过逻辑电路处理电流信号后，发出控制信号。本发明的核心在于通过电流检测控制模块，按照设计的分合逻辑，实现直流机械开关分合主回路负载电流，电力电子器件开断主回路过载电流，直流熔断器开断主回路短路电流。充分发挥各类开关电器在开断各自对应故障电流的优势，解决现有电动汽车等直流供电***中故障电流难以可靠快速开断的问题。

Description

一种直流组合开关电器及工作方法
技术领域
本发明涉及直流开关电器技术领域，特别涉及一种直流组合开关电器及工作方法。
背景技术
随着新能源汽车产业的发展，电动汽车的广阔前景得以体现。直流熔断器作为电动汽车供电***的重要保护，在保障电动汽车安全运行方面起着重要作用。然而电动汽车在启动、制动或者其他驾驶操作中产生的冲击电流将会导致熔断器的误动作，致使电动汽车无法安全工作；若更换为大容量的熔断器，则会导致短路电流的开断时间增长，增大故障驾驶时的危险几率。并且直流熔断器的过载开断性能较差，无法及时可靠开断过载电流。故急需一种新型开关电器解决电动汽车供电电路故障电流可靠开断问题。
电动汽车的电池管理***中已包含直流机械开关和直流熔断器，可考虑在已有开关的基础上进行组合添加，实现电动汽车供电电路各类电流的导通和关断。
电力电子器件GTO等全控器件具备耐压高、电流容量大和耐浪涌能力强等优点，且具备自关断能力，只需提供足够幅度、宽度的门极关断脉冲信号，就可以保证可靠关断。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种直流组合开关电器及工作方法，可以可靠导通和关断电动汽车供电***中各类电流可实现电路中各种类型电流的分合，解决现有电动汽车供电***故障电流难以快速可靠分断的难题。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种直流组合开关电器，所述直流组合开关电器的主回路由两条并联的支路即第一支路Ⅰ和第二支路Ⅱ组成，第一支路Ⅰ由电力电子器件12和直流熔断器13串联组成，第二支路Ⅱ由直流机械开关15单独组成，两条并联支路临近电力电子器件12的一端连接进线11，另一端连接出线14，进线11和出线14分别与主回路中的DC电源和负载相连接；还包括由电流检测控制模块18、电力电子器件驱动电路16和直流机械开关操动机构17组成的控制回路，直流机械开关操动机构17一端与电流检测控制模块18的控制信号输出端口相连接，另一端与直流机械开关15机械连接，电力电子器件驱动电路16一端与电流检测控制模块18的控制信号输出端口相连接，另一端与电力电子器件12的控制极相连接；
所述直流机械开关15和直流机械开关操动机构17组成直流机械开关部分；
所述电力电子器件12和电力电子器件驱动电路16组成电力电子器件开关部分。
所述直流机械开关15选用真空开关、气体开关或油开关。
所述电力电子器件12选用GTO全控型电力电子器件或IGBT全控型电力电子器件。
所述电流检测控制模块18包括主回路电流信号采集元件、电流信号处理逻辑电路以及控制信号输出端口；控制信号输出端口与电力电子器件驱动电路16和直流机械开关操动机构17相连接。
所述的直流组合开关电器的工作过程，当电动汽车处于正常的工作状态时，组合开关电器中通过负载电流，此时电流从进线11流入后，经闭合的直流机械开关15流向出线14，此时电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路在电力电子器件驱动电路16的控制下并不导通；
当电动汽车在运行过程中主回路出现过载电流，电流检测控制模块18便能够检测到过载电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块18的控制信号输出端向电力电子器件驱动电路16发送开通信号，使电力电子器件12导通，然后电流检测控制模块18的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构17发送分闸信号，使直流机械开关15分闸，过载电流转移到电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路；过载电流转移完成后电流检测控制模块18向电力电子器件驱动电路16发送截止控制信号，使电力电子器件12关断，从而实现主电路中过载电流的开断；
当电动汽车在运行过程中主回路出现短路电流，电流检测控制模块18便能够检测到短路电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块18的控制信号输出端向电力电子器件驱动电路16发送开通信号，使电力电子器件12导通，然后电流检测控制模块18的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构17发送分闸信号，使直流机械开关15分闸，过载电流转移到电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路；电流转移完成后短路电流将完全通过直流熔断器13，直流熔断器13迅速熔断，开断短路电流。
进一步，直流熔断器、直流机械开关部分、电力电子器件开关部分和电流检测控制模块集成为一体化的装置，可实现各类电流的开合功能。
本发明具有以下有益效果：
1.运用直流机械开关闭合和断开主电路的负载电流；电力电子器件开断主电路的过载电流；直流熔断器开断主电路的短路电流，可实现电路中各类电流的可靠开断，保护用电设备的安全。
2.充分发挥各开关开断对应电流的优势，规避直流熔断器因需要开断多种故障电流而可靠性差所带来的安全风险,如直流熔断器的误动作可能导致的电动汽车发生交通事故的风险。
3.负载电流在电路正常工作时通过直流机械开关，可减少电流需要通过直流熔断器带来的电能损失。
4.各开关开断各自擅长开断的故障电流，可实现快速开断故障电流。
5.通过电流检测控制模块控制电路的故障电流的开断，安全可靠。
附图说明
图1是本发明的一种新型直流组合开关电器的组成结构图。
图2是本发明的一种新型直流组合开关电器通过负载电流时电路图。
图3是本发明的一种新型直流组合开关电器通过过载或短路电流时电路图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明一种新型直流组合开关电器，包括：主回路由两条并联的第一支路Ⅰ和第二支路Ⅱ组成，第一支路Ⅰ由电力电子器件12与直流熔断器13串联组成，第二支路Ⅱ由直流机械开关15单独组成，两条并联支路临近电力电子器件12的一端连接进线11，另一端连接出线14，进线11和出线14分别与主回路中的DC电源和负载相连接。此外，新型直流组合开关电器的控制回路由电流检测控制模块18和电力电子器件控制驱动电路16、直流机械开关操动机构17组成。电流检测控制模块18测量检测进线11电流大小，电流检测控制模块18的控制信号输出端与直流机械开关操动机构17和电力电子器件控制驱动电路16相连，实现控制信号的传送。直流机械开关操动机构17的机械结构与直流机械开关15相连接，电力电子器件控制驱动电路16与电力电子器件12的门极相连接。
下面详细阐述本实施例提供的新型直流组合开关电器的正常负载工作状态。当电动汽车处于正常的工作状态时，组合开关电器中通过负载电流。此时电流从进线11流入后，经闭合的直流机械开关15流向出线14。电路中主电路流向如图2中箭头所示。此时电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路在电力电子器件控制驱动电路16的控制下并不导通。
下面详细阐述本实施例提供的新型直流组合电器拓扑的过载工作状态。当电动汽车在运行过程中主回路出现过载电流，电流检测控制模块18便可以检测到过载电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块18的控制信号输出端向电力电子器件控制驱动电路16发送开通信号，使电力电子器件12导通，然后电流检测控制模块18的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构17发送分闸信号，使直流机械开关15分闸，过载电流转移到电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路，如图3所示。过载电流转移完成后电流检测控制模块18向电力电子器件控制驱动电路16发送截止控制信号，使电力电子器件12关断，从而实现主电路中过载电流的开断。组合电器中的直流熔断器13应选择在过载电流通过下不易熔断的直流熔断器。
下面详细阐述本实施例提供的新型直流组合电器拓扑的短路工作状态。当电动汽车在运行过程中主回路出现短路电流，电流检测控制模块18便可以检测到短路电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块18的控制信号输出端向电力电子器件控制驱动电路16发送开通信号，使电力电子器件12导通，然后电流检测控制模块18的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构17发送分闸信号，使直流机械开关15分闸，过载电流转移到电力电子器件12和直流熔断器13组成的串联支路，如图3所示。电流转移完成后短路电流将完全通过直流熔断器13，直流熔断器13迅速熔断，开断短路电流。组合电器中电力电子器件12的选择应选择能够耐受一定时长的短路电流的电力电子器件。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种直流组合开关电器，其特征在于：所述直流组合开关电器的主回路由两条并联的支路即第一支路(Ⅰ)和第二支路(Ⅱ)组成，第一支路(Ⅰ)由电力电子器件(12)和直流熔断器(13)串联组成，第二支路(Ⅱ)由直流机械开关(15)单独组成，两条并联支路分别与主回路中的DC电源和负载相连接；还包括由电流检测控制模块(18)、电力电子器件驱动电路(16)和直流机械开关操动机构(17)组成的控制回路，直流机械开关操动机构(17)一端与电流检测控制模块(18)的控制信号输出端口相连接，另一端与直流机械开关(15)机械连接，电力电子器件驱动电路(16)一端与电流检测控制模块(18)的控制信号输出端口相连接，另一端与电力电子器件(12)的控制极相连接；
所述直流机械开关(15)和直流机械开关操动机构(17)组成直流机械开关部分；
所述电力电子器件(12)和电力电子器件驱动电路(16)组成电力电子器件开关部分。
2.根据权利要求1所述的一种直流组合开关电器，其特征在于：所述直流机械开关(15)选用真空开关、气体开关或油开关。
3.根据权利要求1所述的一种直流组合开关电器，其特征在于：所述电力电子器件(12)选用GTO全控型电力电子器件或IGBT全控型电力电子器件。
4.根据权利要求1所述的一种直流组合开关电器，其特征在于：所述电流检测控制模块(18)包括主回路电流信号采集元件、电流信号处理逻辑电路以及控制信号输出端口；控制信号输出端口与电力电子器件驱动电路(16)和直流机械开关操动机构(17)相连接。
5.权利要求1至4任一项所述的直流组合开关电器的工作过程，其特征在于：当电动汽车处于正常的工作状态时，组合开关电器中通过负载电流，此时电流从进线(11)流入后，经闭合的直流机械开关(15)流向出线(14)，此时电力电子器件(12)和直流熔断器(13)组成的串联支路在电力电子器件驱动电路(16)的控制下并不导通；
当电动汽车在运行过程中主回路出现过载电流，电流检测控制模块(18)便能够检测到过载电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块(18)的控制信号输出端向电力电子器件驱动电路(16)发送开通信号，使电力电子器件(12)导通，然后电流检测控制模块(18)的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构(17)发送分闸信号，使直流机械开关(15)分闸，过载电流转移到电力电子器件(12)和直流熔断器(13)组成的串联支路；过载电流转移完成后电流检测控制模块(18)向电力电子器件驱动电路(16)发送截止控制信号，使电力电子器件(12)关断，从而实现主电路中过载电流的开断；
当电动汽车在运行过程中主回路出现短路电流，电流检测控制模块(18)便能够检测到短路电流信号，将电流信号送给其电流信号处理逻辑电路处理，通过电流检测控制模块(18)的控制信号输出端向电力电子器件驱动电路(16)发送开通信号，使电力电子器件(12)导通，然后电流检测控制模块(18)的控制信号输出端再向直流机械开关操动机构(17)发送分闸信号，使直流机械开关(15)分闸，过载电流转移到电力电子器件(12)和直流熔断器(13)组成的串联支路；电流转移完成后短路电流将完全通过直流熔断器(13)，直流熔断器(13)迅速熔断，开断短路电流。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109774481A (zh) * 2019-01-24 2019-05-21 西安交通大学 一种直流电动汽车动力电池保护装置及其工作方法
CN113555857A (zh) * 2021-07-02 2021-10-26 西安交通大学 基于弧压增强转移的快速熔断装置
CN113595041A (zh) * 2021-07-02 2021-11-02 西安交通大学 组合式直流保护装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102768915A (zh) * 2012-06-27 2012-11-07 张太平 触点分断低损耗电路及其在开关中的应用
CN106026229A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种分流装置及其工作方法
CN106329496A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 许继电气股份有限公司 快速熔断装置及控制方法、直流断路器及控制方法
CN206628823U (zh) * 2017-03-10 2017-11-10 安徽尚途电力保护设备有限公司 一种fsr大容量高速开关装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102768915A (zh) * 2012-06-27 2012-11-07 张太平 触点分断低损耗电路及其在开关中的应用
CN106026229A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种分流装置及其工作方法
CN106329496A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 许继电气股份有限公司 快速熔断装置及控制方法、直流断路器及控制方法
CN206628823U (zh) * 2017-03-10 2017-11-10 安徽尚途电力保护设备有限公司 一种fsr大容量高速开关装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘思远等: "一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关构成的直流组合电器", 《高压电器》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109774481A (zh) * 2019-01-24 2019-05-21 西安交通大学 一种直流电动汽车动力电池保护装置及其工作方法
CN109774481B (zh) * 2019-01-24 2020-08-04 西安交通大学 一种直流电动汽车动力电池保护装置及其工作方法
CN113555857A (zh) * 2021-07-02 2021-10-26 西安交通大学 基于弧压增强转移的快速熔断装置
CN113595041A (zh) * 2021-07-02 2021-11-02 西安交通大学 组合式直流保护装置
CN113595041B (zh) * 2021-07-02 2023-08-01 西安交通大学 组合式直流保护装置
CN113555857B (zh) * 2021-07-02 2024-05-17 西安交通大学 基于弧压增强转移的快速熔断装置

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