半控件智能型大功率无电弧直流母线接触装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及大功率直流开关领域，特别是涉及中压(U > 500V)和高压(U >1000V)大功率直流开关领域，主要针对大功率直流开关通断瞬间的防电弧技术和对半控件无触点开关的直流带载关断技术。
【背景技术】
[0002]众所周知:各类直流机械开关(有触点开关)在带载接通前的瞬间和刚刚带载断开的瞬间所形成的电弧都是触点两端电压所形成的电场击穿空气(电离)造成的，若触点两端在接通前和断开后的瞬间无电压则不会有电弧发生。而在近年来兴起的各类直流供电系统中，运行中不允许中断直流供电的负载(如地铁、有轨和无轨电车、电动列车、应急电源的逆变器等)愈来愈多，这些负载在正常情况下由直流工作电源(附图中的E01)供电，在直流工作电源突然因故停电时则应急工作电源(附图中的E02)必须瞬间接替工作电源继续向负载供电，而应急电源接通前的瞬间，其主触点的入、出两端存在额定电压，因此其接通过程难免产生严重电弧，同理，主触点在带载断开应急电源(紧急需要)时，其两端在断开瞬间也会因电压的存在而产生严重的电弧，为避免电弧引发恶性事故和毁坏开关装置，用于直流主回路通断的开关装置必须考虑灭弧措施，这就引起直流开关设备结构复杂、体积庞大和成本大大提高。大功率电力电子开关(即无触点开关)器件和模块问世后，由于其导通是扩散的结果而关断(截止)是停止扩散的结果，其过程中不产生电弧，所以人们曾经试图采用此类无触点开关代替各类机械开关，但电力电子开关大功率持续在线工作所造成的大量损耗又能形成严重的热隐患，给系统设备的安全和可靠造成严重威胁，且半控型无触点开关(晶闸管类)不能带载关断直流，全控型无触点开关的控制极耐受干扰信号的能力较差，容易出现误动作，影响系统可靠性和安全性，因此，电力电子开关无法替代有触点开关在线工作，大功率带载通断直流电路一直成为直流开关领域内棘手的课题。
【发明内容】
[0003]本发明所解决的问题是，针对大功率直流电路带载通断所存在的灭弧难题提供一种无电弧型大功率直流母线接触装置，又针对半控型无触点开关不能关断直流的难题提供一种动态反偏置电路，使半控型无触点开关可以关断直流，还通过智能控制来保证无触点开关通道只在应急直流电源投入或退出瞬间独立承载负荷电流而其他时间不独立承载电流，其基本结构是:由机械开关(有触点开关)和电力电子开关(无触点开关)联合构成直流应急电源输出的双通道，连接于直流应急电源E02和直流输出母线M+之间。
[0004]根据双通道结构中无触点开关的不同选择和用法，无电弧型大功率直流母线接触装置可以分为半控件(无触点开关器件的控制极只对导通起作用而对截止不起作用)、全控件(无触点开关的控制极即能控制导通也能控制截止)和复合件(无触点主开关为半控型器件而无触点控制开关为全控器型器件)三种类型，本专利所述的是半控件智能型大功率无电弧直流母线接触装置(即附图3中的“DCS”)，其特征在于:由控制器A、有触点主开关K、无触点主开关Tl及其动态反偏置控制电路构成，其动态反偏置控制电路由无触点控制开关T2、电压源E、电容C及二极管D构成。Tl的正极与K主触点的入端连接后直接与应急直流电源E02的正极母线(2M+)相接，Tl的负极与K主触点的出端、T2的负极、D的正极及直流输出母线的正极(M+)共点连接，二极管D的负极接电容C的正极和电压源E的负极，电压源E的正极接T2的正极，C的负极连直流输出母线的负极(M-)。Tl和T2的控制极接控制器A，A还连接K的控制线圈、工作电源监测仪表V和输出负载。
[0005]本发明利用无触点开关能无电弧通断的优势而避开持续在线的热隐患弊端，利用有触点开关在线承载电流损耗低的优势而避开其带载通断产生电弧的弊端，通过控制使二者互相取长补短，保证应急直流电源投入时Tl先导通而K的主触点后闭合，保证应急直流电源退出时K的主触点先断开而Tl后截止，Tl只在通或断的瞬间独立承载电流，即规避带载通断直流的电弧难题，又避免了 Tl持续独立承载电流引发热隐患事故的威胁，还通过动态反偏置电路控制使半控型无触点开关Tl可以关断带载直流电路。
[0006]实施本专利使直流应急电源E02在紧急情况下既能快速无电弧投入，又能快速无电弧退出，还因避免了 Tl的满载热在线工况而避开了热隐患风险。
【附图说明】
[0007]图1为直流母线接触装置为有触点开关的直流供电系统结构图，其直流供电系统图中配置的DCS为有触点开关型，致命缺点是K2在通断过程中产生电弧。
[0008]图2为直流母线接触装置为无触点开关的直流供电系统结构图，其直流供电系统图中配置的DCS为无触点开关型，致命缺点是在线发热存在热隐患，且存在不能关断直流或容易误动作等问题。
[0009]图3为半控件智能型大功率无电弧直流母线接触装置电源系统结构图，其直流供电系统图中配置的DCS为本专利所述的半控件智能型大功率无电弧直流母线接触装置。
[0010]图中:E01:直流工作电源，E02:直流应急电源，DCS:直流母线接触装置。
【具体实施方式】
[0011]如图3所示，半控件智能型大功率无电弧直流母线接触装置DCS由控制器A、有触点主开关K、无触点主开关Tl及其动态反偏置控制电路构成，其动态反偏置控制电路由无触点控制开关T2、电压源E、电容C及二极管D构成。其Tl的正极与K主触点的入端及应急直流电源E02的母线正极(2M+)共点连接，Tl的负极与K主触点的出端、T2的负极、二极管D的正极及输出母线的正极(M+)共点连接，二极管D的负极与电容C的正极、电压源E的负极共点连接，电压源E的正极连接无触点控制开关T2的正极，C的负极连接放电母线的负极(M-)。Tl和T2的控制极接控制器A，A还连接K的控制线圈、直流工作电源EOl的监测仪表V及输出负载监测端。
[0012]原理简述:在控制器