):分闸之前K触点承载电流，桥开关中的开关矩阵可以是截止状态，也可以是导通状态(K触点的闭合使桥开关的入端和出端之间电压接近0，其流过的电流也接近于O)，当监测到电路故障并判定需要分闸或收到人工手动分闸命令后，P首先控制矩阵桥可靠导通，然后控制K触点分断，流经K触点的负载电流或故障电流会随着K主触点的断开而自动转移至桥开关，K触点与桥开关之间实现负载电流的无电弧交接后等待K触点断开信号，接收到K触点已可靠开断的信号后矩阵桥立刻截止，且在截止过程中毫无电弧发生，整个断路过程不产生电弧，全过程在1ms-1OOms (可调)内可完成。电路开断(即断路器分闸)后P保证K触点处于断开状态而桥开关始终处于关闭(开关矩阵截止)状态，确保不会发生合闸误动作。
[0020]合闸过程(即接通过程):在桥开关和K的主触点均处于断路状态的情况下，当监测到合闸需求信号(备自投信号)或人工手动合闸指令后，P首先控制开关矩阵导通，监测到矩阵桥可靠导通的信号后立即控制K触点闭合，由于K触点闭合前桥开关已经承载全部负荷电流，因此K触点的入端和出端是在接近O电压的情况下完成闭合，因此不产生电弧，K触点闭合后便自动接替桥开关承载负载电流(桥开关的入端和出端被K的触点短接)，此后的桥开关可以继续开通(不影响K工作，也不会产生热量)，也可以自动关闭(开关管矩阵截止)，控制器P则进入对电路电压、电流、及桥开关参数情况的监控和监测状态，做好紧急跳闸和故障报警的准备。
[0021]所述普通机械开关K，是指普通的、无灭弧装置的、不需要特殊合金的继电器类或其他电控类机械开关，也可以是具有载流主触点的电磁储能类或机械储能类开关等，其主触点受控于动作线圈或驱动装置，而线圈或驱动装置受控于P或由P控制的继电器或接触器，其主触点的入端连接桥开关的入端(Dl负极与D2正极连接处)，其出端连接桥开关的出端(D3负极与D4正极连接处)。
[0022]所述桥开关，以二极管Dl、D2、D3、D4为桥壁、以无触点开关矩阵为桥，其矩阵由M(M多2)个串联开关组并联构成，而每个串联开关组由N(N多2)只无触点开关正负极互相串联构成，D2正极和Dl负极与K触点入端同接电源输入(IR)端，D4正极和D3负极与K触点出端同接电源输出(OUT)端，Dl正极、D3正极与矩阵中第I列开关(Til, T21…TMl)的负极共点连接，D2负极、D4负极与矩阵中第N列开关(Τ1Ν、Τ2Ν...ΤΜΝ)的正极共点连接，矩阵内所有开关的控制极共点连接P，在极性连接规则不变的情况下，桥开关中各电力二极管(D1-D4)的位置和矩阵内各开关管的位置均可以互换。D1-D4选高压电力二极管，矩阵内的无触点开关选用半控型或全控型电力电子开关或模块，例如:SCR、GTR、GTO、IGBT, IGCT,IEGT、SIT、BSIT、SITH、IPM、PIC、MOSFET 或 P-MOSFET 等。
[0023]所述控制器P，可以是各类计算机、单片机或芯片、控制板、工控机(如PLC等)、各类控制仪表或智能控制模块等。P的信号线与监测仪表(V1、V2)相连，其控制线既要与所有无触点开关的控制极相连，又要与K的控制线圈或驱动装置相连。
[0024]所述监测仪表Vl和V2，以是任何一种电量变换装置(如电压或电流变换器、波形畸变率或电压波动幅度或电流变化率类变换器类)或监测类仪表或监测器件(例如霍尔元件类)等，以隔离的模式分别装设在断路器的输入(IR)端和输出(OUT)端，其信号线连接P。
[0025]受大功率电力电子器件耐压水平现实的影响，本发明主要适用于3KV、6KV、10KV、33KV、66KV等各电压级别的高压系统断路器，本领域技术人员知悉，在本发明的技术思路框架下，可以通过串联使用大功率电力电子器件来实现更高电压级别的电力系统的无电弧通断，而在大功率、高耐压型电力电子器件成功问世后，可以直接采用大功率高耐压级别的电力电子器件与普通机械开关配合实现更高电压领域的无电弧通断。因此，本发明的电压适用范围并不受限制，只要是在强电领域内以规避电弧为目的而采用电力电子器件或模块与普通机械开关联合组成无电弧型电力断路器或大功率无电弧开关就是本专利的保护范围。
[0026]然而，随着技术的进步，在本发明的思路指引下，经过其他思路或技术的配合，本发明会被应用于其他技术装置或设计方案中解决或改进其他领域更高级的技术壁皇，考虑到技术进步思路的共享会推动更多领域的技术进步，有利于技术变革和发展的大局，故只要解决的问题和应用范围与本发明不同，即使是全部套用了本发明的思路，也不会被本专利权人视为侵权行为。
【主权项】
1.一种无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，其特征是:由机械开关K、桥开关、控制器P、监测仪表Vl和V2构成，其桥开关以二极管D1、D2、D3、D4为桥壁、以M(M彡2)行N(N彡2)列无触点开关矩阵为桥，其行开关正负极互相串联，其第I列开关负极并接、第N列开关正极并接，桥开关入端(Dl负极)与K主触点入端同接电源输入(IR)端，桥开关出端(D3负极)与K触点出端同接电源输出(OUT)端，合闸时桥开关先导通而K触点后通，分闸时K触点先断而桥开关后断，开关矩阵的所有的控制极共点连接P，K的线圈或驱动装置受P控制。
2.根据权利要求1所述的无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，其特征是:机械开关K，可以是能区分为动触点和静触点的、也可以是不区分动、静触点的各类机械开关，还可以是具有载流主触点的电磁储能类或机械储能类开关等，其触点的入端和出端分别连接桥开关的入端和出端，其动作线圈或驱动装置受控于P，也可受控于由P控制的继电器、接触器等。
3.根据权利要求1或2所述的无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，其特征是:桥开关，由二极管D1、D2、D3、D4和M(M彡2)行N(N彡2)列无触点开关矩阵构成，各行内开关互相串联，其第I列开关的负极并接、第N列开关的正极并接，Dl负极与D2正极连接点为桥开关入端，D3负极与D4正极连接点为桥开关出端，其入端与K触点入端同接电源输入(IR)端，其出端与K触点的出端同接电源输入(OUT)端，矩阵内所有开关的控制极共点连接P，D1-D4为高压电力二极管，矩阵内的开关(Τ11-Τ1+..ΤΜ1-ΤΜΝ)可以选用高压电力电子开关或模块，例如:SCR、GTR、GTO、IGBT、IGCT, IEGT、SIT、BSIT, SITH, IPM、PIC、MOSFET 或 P-MOSFET等。
4.根据权利要求1?3所述的无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，其特征是:控制器P，可以是各类计算机、单片机或芯片、控制板、各类控制仪表或智能控制模块等，P的信号线接监测仪表V1、V2和人工外输入信号装置，其控制线接开关矩阵的控制极和K的动作线圈或驱动装置。
5.根据权利要求1?4所述的无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，其特征是具有监测功能的仪表Vl和V2，可以是任何一种电量变换(如电压或电流、波形畸变、电压波动幅度及电流变化率等)装置或监测类仪表或监测器件(例如霍尔元件类)等，以隔离的模式分别装设在断路器的入端和出端，其信号线接P。
【专利摘要】本发明提供一种无电弧型矩阵智能桥式高压断路器，由机械开关K、桥开关、控制器P、输入输出监测仪表V1及V2构成，桥开关以二极管D1、D2、D3、D4为桥壁、以无触点开关矩阵为桥，其矩阵由M(M≥2)行、N(N≥2)列无触点开关组成，且行开关正负极首尾相接(串联)，桥开关入端(D2正极)与K触点入端同接电源输入(IR)端，其出端(D4正极)与K触点出端同接负载(OUT)端，其控制极接P，P还连接K的线圈或驱动装置及V1、V2，分闸时K主触点先断而桥开关后断，合闸时桥开关先通而K触点后通，此类无电弧型高压断路器经济、简单和安全，可使高压断路器的电弧防控课题彻底消失。
【IPC分类】H01H73-18
【公开号】CN104637754
【申请号】CN201510068438
【发明人】孙毅彪
【申请人】孙毅彪
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日