专利名称：一种交流静态开关的制作方法
技术领域：
本申请涉及电路开关领域，特别是涉及一种交流静态开关。
背景技术：
目前，煤炭、石油等不可再生能源日渐枯竭以及风能、光伏发电为代表的新能源发电成本的降低，催生了一种能够适应新能源发电的新型电网，微电网在这种情况下应运而生。微电网是基于电力电子设备的小型电网，当微电网进入孤岛运行模式时，系统时间常数较小，导致稳定控制难度较大，这就对微电网中的控制开关提出了更高的精度要求，传统的机械开关难以胜任，传统的机械式断路器由于受机械结构的制约以及灭弧过程的延时，动作时间较长并且具有随机性，导致其无法实现快速实时的开断，而目前基于晶闸管的交流静态开关，虽然合闸时间可以比较精确的控制，但是其关断必须要电流过零，理论上关断时间最大会有IOms的延时，对于电路的分断时间不能精确控制。
实用新型内容有鉴于此，本申请实施例提供一种交流静态开关，可以实现开关分合的快速性和电路导通关断时间的精确控制。为了实现上述目的，本申请提供的技术方案如下:一种交流静态开关，所述交流静态开关包括:至少一个桥式电路，所述桥式电路包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一 IGBT晶体管，其中:所述第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连接，第三二极管的阳极和第四二极管的阳极相连接，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阴极作为所述交流静态开关的一端，所述第二二极管的阳极和第四二极管的阴极作为所述交流静态开关的另一端，所述交流静态开关通过所述桥式电路接入电网中；所述第一 IGBT晶体管的集电极与所述第一二极管的阴极相连接，所述第一 IGBT晶体管的发射极与所述第三二极管的阳极相连接；用于根据开关命令生成触发脉冲，并将所述触发脉冲向外发送的控制模块；分别与所述第一 IGBT晶体管的栅极、控制模块相连接，用于根据所述触发脉冲生成驱动信号，并向所述第一 IGBT晶体管发送所述驱动信号，驱动所述第一 IGBT晶体管的导通或关断的驱动保护模块。优选地，所述控制模块还包括:用于采集所述桥式电路模块的温度、电流大小和/或电压大小数据并向外发送的采集单元。优选地，所述交流静态开关还包括:与所述控制模块相连接，用于接收用户输入的开关命令并发送给所述控制模块，或者，接收所述桥式电路模块的温度、电流大小和/或电压大小数据并显示的人机交互模块。[0014]优选地，所述桥式电路还包括:第一电阻和第一电容，所述第一电阻、第一电容串联后，与所述第一 IGBT晶体管相并联。优选地，所述控制模块为现场可编程门阵列FPGA。优选地，所述人机交互模块为触摸显示屏或具有输入按键的显示屏。由以上技术方案可以看出，本申请实施例提供的交流静态开关，与现有技术相比，基于IGBT晶体管实现电路的导通关断，使交流静态开关具有分合的快速性，并且电路关断的延时在μ s级别，实现了开关分合时间的完全精确可控，从而保证了电路导通关断时间的精确控制。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种交流静态开关的示意图；图2是本申请实施例提供的另一种交流静态开关的示意图；图3是本申请实施例提供的又一种交流静态开关中的桥式电路部分的示意图；图4是本申请实施例提供的交流静态开关接入交流电网中的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。实施例一:图1是本申请实施例提供的一种交流静态开关的示意图。如图1所示，本申请实施例提供的交流静态开关包括:桥式电路1、控制模块2和驱动保护模块3，桥式电路I是由四个相同规格的二极管和一个IGBT晶体管组成的，二极管和IGBT晶体管的具体参数可以根据实际情况的需要选择，桥式电路I接入到需要设置开关的电网或电路中，控制模块2与桥式电路I相连接，可以根据用户输入的开关命令生成触发脉冲并向外发送，驱动保护模块3分别与IGBT晶体管的栅极、控制模块相连接，驱动保护模块3可以根据控制模块2生成的触发脉冲生成驱动IGBT晶体管导通或关断的驱动信号，实现IGBT晶体管的导通或关断。桥式电路包括:第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一 IGBT晶体管Ql，四个二极管的规格相同。四个二极管和第一 IGBT晶体管Ql组成了一个桥式电路，第一二极管Dl的阴极和第二二极管D2的阴极相连接，第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极相连接，第一二极管Dl的阳极和第三二极管D3的阴极作为交流静态开关的一端，所述第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阴极作为交流静态开关的另一端；第一 IGBT晶体管Ql的集电极与所述第一二极管Dl的阴极相连接，第一 IGBT晶体管Ql的发射极与第三二极管D3的阳极相连接，第一 IGBT晶体管Ql的栅极与驱动保护模块相连接；控制模块2与驱动保护模块3相连接，控制模块2可以根据用户输入的开关命令生成触发脉冲，并将所述触发脉冲发送给所述驱动保护模块3 ;控制模块2还可以包括采集单元(图中未示出)，该采集单元可以采集所述桥式电路I的温度、电流大小和/或电压大小数据并向外发送，采集单元可以是设置在电路中的传感器、单片机或其他采集装置，控制模块2可以采用现场可编程门阵列FPGA装置。 驱动保护模块3与第一 IGBT晶体管Ql的栅极相连接，可以根据控制模块2生成的触发脉冲生成驱动信号，并向第一 IGBT晶体管Ql发送该驱动信号，该驱动信号可以驱动第一 IGBT晶体管Ql，实现第一 IGBT晶体管Ql的导通或关断；驱动保护模块3还可以在第一IGBT晶体管Ql的温度、电流和/或电压超出预设范围时，生成驱动信号，驱动第一 IGBT晶体管Ql关断，这里的预设范围是根据第一 IGBT晶体管的自身属性设定的，可以在电路中的电流出现异常或者由于晶体管自身的故障导致温度过高、电流和电压过大时关断第一 IGBT晶体管Q1，保护整个交流静态开关不至于损坏，驱动保护模块3可以是具有驱动保护功能的IGBT驱动保护板、单片机或芯片，用户可以根据需要选择。本申请实施例提供的交流静态开关可以作为微电网、分布式电源或者负载接入电网中的开关，将桥式电路I接入需要设置开关的电网或电路中，桥式电路的一端可以与电网侧相连，另一端可以与负载侧相连接，当需要闭合或分断电路时，控制模块根据开关命令生成触发脉冲，驱动保护模块根据触发脉冲生成第一驱动信号，第一驱动信号就可以控制第一 IGBT晶体管的导通或关断，从而实现电路的闭合或分断，当交流静态开关处于闭合状态时，第一 IGBT晶体管导通，电流的流向为 一端一Dl —第一 IGBT晶体管Ql — D4 —另一端，或者为:另一端一 D2 —第一 IGBT晶体管Ql — D3 — 一端，当交流静态开关处于分断状态时，第一 IGBT晶体管Ql关断，桥式电路中没有电流流过。由以上技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种交流静态开关，主要基于IGBT晶体管实现电路的导通和关断，使交流静态开关具有分合的快速性，并且开关关断的延时在μ s级别，实现了开关分合时间的完全精确可控，从而保证了对电路导通关断时间的精确控制。实施例二对于用户来说，需要根据实际的情况闭合或分断开关，因此本申请实施例还提供了一种交流静态开关，实现用户对交流静态开关的现场控制。图2是本申请实施例提供的另一种交流静态开关的示意图如图2所示，该交流静态开关还包括:人机交互模块4，在本申请实施例中，人机交互模块4包括:输入部分41和显示部分42，其中:输入部分41与控制模块2相连接，用于接收用户输入的开关命令，并将该开关命令发送给控制模块2。因此，当用户在现场需要控制该交流静态开关时，可以通过输入部分41方便地完成对该交流静态开关的闭合或分断。显示部分42与控制模块2相连接，可以接收控制模块2所采集的数据并显示，这样用户在现场就可以清楚地掌握该交流静态开关的当前状态(包括:第一 IGBT晶体管的温度、电路中的电流大小、电压大小等)，进而方便用户进行现场控制。此外，在本申请实施例中，显示部分41还可以与输入部分42相连接，用于当用户在输入部分41中输入切换指令时，进行显示，方便用户清楚了解到自己的操作情况，避免出现误操作等问题。本申请实施例在具体实现时，输入部分41可以为输入按键或键盘，显示部分42可以为显示屏。此外，而考虑到该交流静态开关上的安装空间以及智能化等问题，输入部分41和显示部分42可以采用触摸显示屏来实现，这样用户不仅可以在触摸显示屏上输入切换指令，而且还可以在触摸显示屏上观察到该交流静态开关的详细情况，人机交互模块也可以是具有输入按键的显示屏。实施例三在上述实施例中，第一 IGBT晶体管Ql在关断时由于自身的属性问题会在电路中产生一个电压尖峰，由于这一电压尖峰较大，可能会对IGBT造成损坏，所以本申请实施例还提供了一种交流静态开关，可以保护第一 IGBT晶体管不被电压尖峰损坏。图3是本申请实施例提供的又一种交流静态开关中的桥式电路部分的示意图。如图3所示，该交流静态开关的结构与上述实施例中的交流静态开关结构相同，在该交流静态开关中的桥式电路I还包括:第一电阻Rl和第一电容Cl,第一电阻Rl和第一电容Cl串联，串联后再与第一 IGBT晶体管Ql相并联，第一电阻Rl和第一电容Cl可以在第一 IGBT晶体管Ql关断时吸收电路中产生的电压尖峰，并把吸收的能量储存在第一电容Cl中，在第一 IGBT晶体管Ql再次导通时，将第一电容Cl中储存的能量释放到电路中，从而实现对第一 IGBT晶体管Ql的保护，避免电压尖峰对第一 IGBT晶体管Ql造成损坏。图4是本申请实施例提供的交流静态开关接入交流电网中的示意图。如图4所示，图中只示出了桥式电路部分的连接情况，该示意图中包括三个交流静态开关，可以实现对电网与负载之间电路闭合或分断的精确控制，同时，如果交流静态开关所在电路的电压等级较高，为了满足绝缘耐压的要求，可以将多个桥式电路串联，控制模块与多个桥式电路相连接，驱动保护模块与多个桥式电路中的IGBT晶体管相连接，在满足绝缘耐压要求的同时可以实现对电路闭合或分断的精确控制。由以上技术方案可以看出，本申请实施例提供的交流静态开关，与现有技术相比，基于IGBT晶体管实现电路的导通关断，使交流静态开关具有分合的快速性，并且电路关断的延时在μ s级别，实现了开关分合时间的完全精确可控，从而保证了电路导通关断时间的精确控制，并且驱动保护模块还可以实现对交流静态开关的过温、过流和过压保护，保证交流静态开关在电力系统故障时不至于损坏。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0049]需要说明的是，以上所述仅仅是本申请技术方案的一部分优选具体实施方式
，使本领域技术人员能够充分理解或实现本申请，而不是全部的实施例，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，基于以上实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理，不做出创造性劳动前提下，还可以做出多种显而易见的修改和润饰，通过这些修改和润饰所获得的所有其他实施例，都可以应用于本申请技术方案，这些都不影响本申请的实现，都应当属于本申请的保护范围。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用可具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
权利要求1.一种交流静态开关，其特征在于，所述交流静态开关包括: 至少一个桥式电路，所述桥式电路包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一 IGBT晶体管，其中: 所述第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连接，第三二极管的阳极和第四二极管的阳极相连接，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阴极作为所述交流静态开关的一端，所述第二二极管的阳极和第四二极管的阴极作为所述交流静态开关的另一端，所述交流静态开关通过所述桥式电路接入电网中； 所述第一 IGBT晶体管的集电极与所述第一二极管的阴极相连接，所述第一 IGBT晶体管的发射极与所述第三二极管的阳极相连接； 用于根据开关命令生成触发脉冲，并将所述触发脉冲向外发送的控制模块； 分别与所述第一 IGBT晶体管的栅极、控制模块相连接，用于根据所述触发脉冲生成驱动信号，并向所述第一 IGBT晶体管发送所述驱动信号，驱动所述第一 IGBT晶体管的导通或关断的驱动保护模块。
2.根据权利要求1所述的交流静态开关，其特征在于，所述控制模块还包括:用于采集所述桥式电路模块的温度、电流大小和/或电压大小数据并向外发送的采集单元。
3.根据权利要求2所述的交流静态开关，其特征在于，所述交流静态开关还包括:与所述控制模块相连接，用于接收用户输入的开关命令并发送给所述控制模块，或者，接收所述桥式电路模块的温度、电流大小和/或电压大小数据并显示的人机交互模块。
4.根据权利要求1所述的交流静态开关，其特征在于，所述桥式电路还包括:第一电阻和第一电容,所述第一电阻、第一电容串联后,与所述第一 IGBT晶体管相并联。
5.根据权利要求1所述的交流静态开关，其特征在于，所述控制模块为现场可编程门阵列FPGA。
6.根据权利要求3所述的交流静态开关，其特征在于，所述人机交互模块为触摸显示屏或具有输入按键的显示屏。
专利摘要本申请公开了一种交流静态开关，包括至少一个桥式电路、控制模块和驱动保护模块，其中桥式电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一IGBT晶体管。通过控制电路和驱动保护电路实现对桥式电路的导通关断的控制，实现开关功能，本申请实施例提供的交流静态开关能够实现对电路分合时间的精确控制，并且电路主要基于一个IGBT晶体管，结构较为简单，工作可靠性高。
文档编号H03K17/567GK202998035SQ201220748588
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者汪科 申请人:浙江省电力试验研究院技术服务中心