一种经济型隔离式高压直流切换电路的制作方法

本发明属于电路控制技术领域，具体为一种经济型隔离式高压直流切换电路。

背景技术：

目前市面上普遍采用直流接触器来实现大功率高电压直流电的切换，但直流接触器价格相对较高。而对一些规模化使用的工业电气设备而言，在满足安全性的前提下，性价比是提高竞争力的关键因素。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种经济型隔离式高压直流切换电路，可以有效解决背景技术中的问题，

实现上述目的的技术方案是：一种经济型隔离式高压直流切换电路，包括igbt驱动电路和串接在高压直流电路上的功率电路，功率电路包括正极输入端vin+、正极输出端vout+、负极输入端vin-、负极输出端vout-、控制开关k1、k2、k3、igbt模块q1，所述控制开关k3串接在负极输入端vin-、负极输出端vout-之间，所述控制开关k2、k1串接在正极输入端vin+、正极输出端vout+之间，所述igbt模块q1的c极和e极并连在控制开关k2的两端；所述igbt驱动电路连接igbt模块q1、用于向igbt模块q1发出驱动信号。

本发明的有益效果：

本发明电路规模较小，驱动电路和功率电路完全隔离，能长时间、安全、可靠的工作，与直流接触器相比具有很强的性价比优势。特别适合作为充电桩的功率分配单元电路，在不显著增加成本的前提下，可大大增强充电的灵活性和可靠性。

进一步地，所述igbt驱动电路包括二极管d1、d2、电阻r5、电容c1以及隔离变压器ts1，隔离变压器ts1初级线圈的a端、b端之间设置有中间抽头c端，隔离变压器ts1次级线圈的a端和b端之间设置有中间抽头c端，隔离变压器ts1的初级线圈b端、c端连接驱动信号，隔离变压器ts1次级线圈的a端、b端输出交流电压经二极管d1和二极管d2全波整流后连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接igbt模块q1的g极，电容c1的一端连接igbt模块q1的g极、另一端分别连接隔离变压器ts1次级线圈的c端和igbt模块q1的e极。

隔离变压器ts1初级端的驱动信号是具有一定频率和幅值的交流信号，经次级降压整流后变为可驱动igbt模块q1的直流信号，以控制igbt模块q1的通断，隔离变压器ts1初级信号的频率和幅值根据实际使用的隔离变压器ts1参数和igbt模块q1的驱动需求决定。

因隔离变压器ts1的中心抽头与功率电路的输出相连，所以在igbt模块q1导通和截止时，igbt模块q1都可以可靠安全的工作（无论igbt模块q1导通还是截止期，igbt模块q1的g、e极之间的电压均为整流后的驱动电压）。

其中二极管d1、d2、电阻r5、电容c1构成整流电路，把隔离变压器ts1的次级交流信号整流成直流信号，以稳定驱动igbt模块q1，电阻r5、电容c1的值由igbt参数和驱动信号共同决定。

进一步地，所述igbt模块q1的g极和e极中间连接有电阻r4；因igbt器件的g极和e极之间有一定的电容，加入电阻r4可以作为阻尼网络抑制igbt模块q1的g极g极可能的异常振荡；在一定程度上也起到保护模块q1的作用，且在g极驱动信号断开时保证模块q1可靠关断。

进一步地，控制开关k1、k2、k3均采用磁保持接触器。

附图说明

图1为为本发明的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括igbt驱动电路1和串接在高压直流电路上的功率电路2。

功率电路2包括正极输入端vin+、正极输出端vout+、负极输入端vin-、负极输出端vout-、控制开关k1、k2、k3、igbt模块q1，控制开关k3串接在负极输入端vin-、负极输出端vout-之间，所述控制开关k2、k1串接在正极输入端vin+、正极输出端vout+之间，所述igbt模块q1的c极和e极并连在控制开关k2的两端。

作为本实施例的进一步说明，本实施例所述的控制开关k1、k2、k3均采用但不限于采用磁保持接触器。

igbt驱动电路连接igbt模块q1，igbt驱动电路包括二极管d1、d2、电阻r5、电容c1以及隔离变压器ts1，隔离变压器ts1初级线圈的a端、b端之间设置有中间抽头c端，隔离变压器ts1次级线圈的a端和b端之间设置有中间抽头c端，隔离变压器ts1的初级线圈b端、c端连接驱动信号，隔离变压器ts1次级线圈的a端、b端输出交流电压经二极管d1和二极管d2全波整流后连接电阻r5的一端，二极管d1的正极连接隔离变压器ts1次级线圈的的a端，二极管d2的正极连接隔离变压器ts1次级线圈的的b端，二极管d1、二极管d2的负极并接后连接电阻r5，电阻r5的另一端连接igbt模块q1的g极，电容c1的一端连接igbt模块q1的g极、另一端分别连接隔离变压器ts1次级线圈的c端和igbt模块q1的e极，所述igbt模块q1的g极和e极中间连接有电阻r4。

隔离变压器ts1初级端的驱动信号是具有一定频率和幅值的交流信号，经次级降压整流后变为可驱动igbt模块q1的直流信号，以控制igbt模块q1的通断，隔离变压器ts1初级信号的频率和幅值根据实际使用的隔离变压器ts1参数和igbt模块q1的驱动需求决定。

隔离变压器ts1次级线圈的c端与功率电路的输出相连，所以在igbt模块q1导通和截止时，igbt模块q1都可以可靠安全的工作（无论igbt模块q1导通还是截止期，igbt模块q1的g、e极之间的电压均为整流后的驱动电压）。

其中二极管d1、d2、电阻r5、电容c1构成整流电路，把隔离变压器ts1的次级交流信号整流成直流信号，以稳定驱动igbt模块q1，电阻r5、电容c1的值由igbt参数和驱动信号共同决定。

本发明的工作原理：

1）电路由断开状态到导通状态的切换逻辑为：先驱动控制开关k1、k3闭合，再驱动igbt模块q1饱和导通，最后驱动控制开关k2闭合。

igbt模块q1的使用可使控制开关k1、k2、k3安全工作在高电压电路中，同时降低对控制开关k1、k2、k3耐压的要求。

2）电路由闭合状态到断开状态的切换逻辑为：先驱动控制开关k2断开，再驱动igbt模块q1截止，最后驱动控制开关k1、k3断开，同理在此过程中保证了在功率电路2断开时，控制开关k1、k2、k3两端的压差很小。对控制开关k1、k2、k3起到了很好的保护作用。

相关操作时序要以实际器件的参数和具体应用为基础。实际使用中为增加电路的可靠性可考虑对电路中的关键点进行监测，但需保证其与功率电路隔离。

技术特征：

技术总结
一种经济型隔离式高压直流切换电路，属于电路控制技术领域。包括IGBT驱动电路和串接在高压直流电路上的功率电路，功率电路包括控制开关K1、K2、K3、IGBT模块Q1，控制开关K3串接在负极输入端VIN‑、负极输出端VOUT‑之间，控制开关K2、K1串接在正极输入端VIN+、正极输出端VOUT+之间，IGBT模块Q1的C极和E极并连在控制开关K2的两端；IGBT驱动电路连接IGBT模块Q1。本发明电路规模较小，驱动电路和功率电路完全隔离，能长时间、安全、可靠的工作，特别适合作为充电桩的功率分配单元电路，可大大增强充电的灵活性和可靠性。

技术研发人员：董冰;陈建华;陈盼;吕柱柱;杨沛宇;刘奔;黄戬;田绍民
受保护的技术使用者：上海鼎充新能源技术有限公司
技术研发日：2019.07.03
技术公布日：2019.09.24