双向高压交直流开关装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种双向高压交直流开关装置。
【背景技术】
[0002]相关继电器可作为高压大电流切断器件使用。在相关技术中，通常将继电器的触点密封起来，并对密封结构注入惰性气体或抽真空，甚至同时外加磁力控制电弧方向，以避免开通与切断瞬间产生的高压电弧对触点进行损坏。
[0003]但是，相关技术存在以下缺点:一是，惰性气体(如氢气或氮气)冷却电弧以及同时外加磁力灭弧的方式对高压电弧的作用有限，且继电器的寿命随着电压的升高急剧下降；二是，继电器只能切断单方向的直流电流，双方向切断需另加一个直流高压继电器，从而导致成本上升，控制复杂，可靠性下降。
[0004]因此，相关技术需要进行改进。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种双向高压交直流开关装置，该开关装置通过半导体器件进行高压切换以防止高压电弧对开关装置的主触点被造成损坏。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提出了一种双向高压交直流开关装置，所述双向高压交直流开关装置包括:第一主电流触点;第二主电流触点；线圈；切换单元，所述切换单元具有第一端和第二端，所述第一端与所述第二主电流触点相连，所述第二端与所述第一主电流触点相连;控制单元，所述控制单元分别与所述线圈和所述切换单元相连，所述控制单元在控制所述线圈通电或断电时先控制所述切换单元进行工作以降低所述第一主电流触点与所述第二主电流触点之间的压降，以使开关装置在开通或关断过程中处于低压状态。
[0007]根据本实用新型提出的双向高压交直流开关装置，控制单元在控制线圈通电或断电时首先控制切换单元进行工作，以降低第一主电流触点与第二主电流触点之间的压降，以使开关装置在开通或关断过程中处于低压状态，从而可以在高压下进行切换，防止高压电弧对开关装置的主触点造成损坏，提高可靠性。并且，该开关装置可实现双方向切断。
[0008]具体地，所述切换单元包括第一整流半导体器件、第二整流半导体器件、第三整流半导体器件、第四整流半导体器件和可控开关器件，所述第一整流半导体器件的正极与所述第二整流半导体器件的负极相连，所述第一整流半导体器件的负极与所述第三整流半导体器件的负极相连后与所述可控开关器件的正极相连，所述第三整流半导体器件的正极与所述第四整流半导体器件的负极相连，所述第二整流半导体器件的正极与所述第四整流半导体器件的正极相连后与所述可控开关器件的负极相连，所述可控开关器件的控制端与所述控制单元相连，所述第一整流半导体器件的正极与所述第二整流半导体器件的负极之间的节点作为所述第一端，所述第三整流半导体器件的正极与所述第四整流半导体器件的负极之间的节点作为所述第二端。
[0009]优选地，所述第一整流半导体器件、第二整流半导体器件、第三整流半导体器件和第四整流半导体器件可为二极管、IGBT或MOSFET。
[0010]优选地，所述可控开关器件可为IGBT、M0SFET、IGCT或IEGT。
[0011]进一步地，所述IGBT的发射极与所述第四整流半导体器件之间还连接有限流组件以限制通过所述IGBT的电流。
[0012]具体地，所述限流组件包括限流电阻。
[0013]进一步地，所述IGBT的发射极与所述第四整流半导体器件之间还连接有MOS管，其中，在所述IGBT开通之后所述控制单元控制所述MOS管导通，以加快所述切换单元的开通速度。
[0014]具体地，所述控制单元由控制芯片或硬件逻辑电路构成。
[0015]具体地，开关装置可为继电器/接触器。
【附图说明】
[0016]图1是根据本实用新型实施例的双向高压交直流开关装置的方框示意图；
[0017]图2是根据本实用新型一个实施例的双向高压交直流开关装置的电路原理图；
[0018]图3是根据本实用新型一个具体实施例的双向高压交直流开关装置开通时的波形示意图；
[0019]图4是根据本实用新型一个具体实施例的双向高压交直流开关装置关断时的波形不意图；以及
[0020]图5是根据本实用新型一个具体实施例的双向高压交直流开关装置的电路原理图。
[0021]附图标记:
[0022]第一主电流触点A、第二主电流触点B、线圈L、切换单元10和控制单元20;
[0023]切换单元10的第一端Jl和第二端J2;
[0024]第一整流半导体器件Dl、第二整流半导体器件D2、第三整流半导体器件D3、第四整流半导体器件D4和可控开关器件Ql;
[0025]限流组件30和限流电阻Rl;
[0026]MOS管Q2。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0028]下面参考附图来描述本实用新型实施例提出的双向高压交直流开关装置。
[0029]图1是根据本实用新型实施例的双向高压交直流开关装置的方框示意图。如图1所示，双向高压交直流开关装置包括:第一主电流触点A、第二主电流触点B、线圈L、切换单元1和控制单元20。
[0030]其中，切换单元10具有第一端Jl和第二端J2，第一端Jl与第二主电流触点B相连，第二端J2与第一主电流触点A相连;控制单元20分别与线圈L和切换单元10相连，控制单元20在控制线圈L通电或断电时先控制切换单元10进行工作以降低第一主电流触点A与第二主电流触点B之间的压降，以使开关装置在开通或关断过程中处于低压状态。
[0031]需要说明的是，控制单元20控制线圈L的通电和断电，并控制切换单元10的工作状态，并且，切换单元10优先开通，滞后关断。
[0032]具体地，在线圈L通电之前，控制单元20控制切换单元10优先开通，外部电流(交流电流或直流电流)先流过切换单元10并在切换单元两端J1、J2之间产生很小的压降，从而将第一主电流触点A和第二主电流触点B之间的压降钳位在低电压状态，然后控制单元20控制线圈L通电以使第一主电流触点A和第二主电流触点B接通，从而保证开关装置的主电流触点在低电压状态下完成开通。另外，控制单元20在线圈L通电第一预设时间后还控制切换单元10关断。
[0033]同样地，在线圈L关断之前，切换单元10先导通，第一主电流触点A和第二主电流触点B之间的压降被钳位在低电压状态，控制单元20优先控制线圈L断电以使第一主电流触点A和第二主电流触点B断开，然后再控制切换单元10关断，从而保证开关装置的主电流触点在低电压状态下完成关断。
[0034]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，切换单元10包括第一整流半导体器件D1、第二整流半导体器件D2、第三整流半导体器件D3、第四整流半导体器件D4和可控开关器件Ql ο
[0035]其中，第一整流半导体器件Dl的正极与第二整流半导体器件D2的负极相连，第一整流半导体器件Dl的负极与第三整流半导体器件D3的负极相连后与可控开关器件Ql的正极相连，第三整流半导体器件D3的正极与第四整流半导体器件D4的负极相连，第二整流半导体器件D2的正极与第四整流半导体器件D4的正极相连后与可控开关器件Ql的负极相连，可控开关器件Ql的控制端与控制单元20相连，第一整流半导体器件Dl的正极与第二整流半导体器件D2的负极之间的节点作为第一端Jl，第三整流半导体器件D3的正极与第四整流半导体器件D4的负极之间的节点作为第二端J2。
[0036]根据本实用新型的一个具体实施例，第一整流半导体器件D1、第二整流半导体器件D2、第三整流半导体器件D3和第四整流半导体器件D4可为二极管、IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘棚■双极型晶体管)或 MOSFET (Meta 1-Oxide-Semi conduct orField-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管)。需要说明的是，二极管的阳极即为第一整流半导体器件D1、第二整流半导体器件D2、第三整流半导体器件D3和第四整流半导体器件D4的正极，二极管的阴极即为第一整流半导体器件Dl、第二整流半导体器件D2、第三整流半导体器件D3和第四整流半导体器件D4的负极。
[0037]根据本实用新型的一个具体实施例，可控开关器件Ql可为IGBT、M0SFET、IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors，集成门极换流晶闸管)或IEGT( In ject1nEnhanced Gate Transistor，注入增强栅晶体管)，其中，IGBT和MOSFET可优选为碳化娃材料的 IGBT 和 MOSFET。
[0038]更具体地，以IGBT为例，IGBT的集电极即为可控开关器件Ql的正极，IGBT的发射极即为可控开关器件Ql的负极，IGBT的栅极即为可控开关器件Ql的控制端。
[0039]其中，第一整流半