高压直流配电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种高压直流配电装置，包括机电混合式开关单元A、预充电单元B和放电续流回路单元C，其中主开关单元A包括：接触器T和绝缘栅双极型晶体管K1；预充电单元B包括功率电阻R2和充电开关K2；放电续流回路单元C包括功率电阻R3、放电开关K3及续流二极管D。本实用新型有效解决了高压直流配电系统中接触器易烧毁、接通大电容时在接通瞬间出现冲击电流、关断时负载电容残余释放问题及配电装置对不同负载兼容性问题。
【专利说明】高压直流配电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子与电工【技术领域】，尤其涉及一种高压直流配电装置的电路结构。
【背景技术】
[0002]随着车辆对电气系统的依赖不断提高，尤其是纯电动汽车的出现，车辆配电系统的容量不断提高。低压直流配电由于电流大，配电线缆线径大，重量高。为了减轻车辆配电线缆线径及其重量，车辆中直流配电电压不断提高。随着配电电压的提高，所带来的问题是接触器在切断负载时，因灭弧困难甚至电弧无法熄灭导致接触器触头烧结，导致接触器烧毁。为了解决这个问题，可以采用机电混合式开关装置，参见图1。其正常开通关断时序是:接通时先接通IGBT后接通接触器；关断时先关断接触器后关断IGBT，参见图2。
[0003]在直流配电系统中，正负母线之间一般存在大量储能滤波电容，如图3的典型电动机负载。开关装置在接通此类负载时在接通瞬间会有冲击电流流经开关装置。在高压、大电容情况下，开关装置为接触器时这个冲击电流有可能使接触器触头烧结；开关装置为机电混合式开关装置时IGBT有可能因接通损耗大而使IGBT烧毁。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的是针对现有直流配电装置存在的缺陷提出一种新型的高压直流配电装置，有效解决了在高压直流配电系统中接触器的灭弧问题及接通容性负载时烧毁配电开关的问题。
[0005]本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案:
[0006]一种高压直流配电装置，包括直流供电电源和负载，其特征在于还包括机电混合式开关单元A、预充电单元B和放电续流回路单元C，机电混合式开关单元A和预充电单元B并联后串接在直流供电电源的正输出端与负载的正输入端之间，放电续流回路单元C与负载并联，其中，
[0007]机电混合式开关单元A包括接触器T和绝缘栅双极型晶体管K1,接触器T的输入端连接绝缘栅双极型晶体管K1的集电极，接触器T的输出端连接绝缘栅双极型晶体管K1的发射极；
[0008]预充电单元B包括功率电阻R2和充电开关K2，功率电阻R2和充电开关K2串联；
[0009]放电续流回路单元C包括功率电阻R3、放电开关K3及续流二极管D，功率电阻&和放电开关K3串联后与续流二极管D并联，续流二极管D的阴极连接负载的正输入端，续流二极管D的阳极连接负载的负输入端。
[0010]本实用新型的有益效果如下:
[0011]1、从配电装置的寿命来说，拓扑结构有效解决了配电开关在切断过程中灭弧困难的问题，大大提高了配电开关在直流高压条件下的工作寿命。
[0012]2、从限制接通容性负载冲击电流来说，拓扑结构有效解决了在接通容性负载时存在冲击电流而导致配电装置烧毁问题，提高了配电装置的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是机电混合式开关装置电路结构图。
[0014]图2是机电混合式开关装置控制时序图。
[0015]图3是直流配电系统中典型电动机负载图。
[0016]图4是本实用新型设计的高压直流配电装置主电路结构图。
[0017]图5是本实用新型高压直流配电装置控制时序图。
[0018]图6是配电装置在阻性负载条件下开通关断波形图。
[0019]图7是配电装置在阻感性负载条件下开通关断波形图。
[0020]图8是配电装置在容性负载条件下开通关断波形图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
[0022]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明:
[0023]本实用新型的电路如图4所示，高压直流配电装置包括直流供电电源Vdc和负载，还包括机电混合式开关单元A、预充电单元B和放电续流回路单元C。机电混合式开关单元A和预充电单元B并联后串接在直流供电电源的正输出端与负载的正输入端之间，放电续流回路单元C与负载并联，负载的负输入端连接直流供电电源的负输出端后接地。
[0024]其中机电混合式开关单元A由接触器T和绝缘栅双极型晶体管K1组成；接触器T的输入端连接绝缘栅双极型晶体管K1的集电极后连接直流供电电源的正输出端，接触器T的输出端连接绝缘栅双极型晶体管K1的发射极后连接负载的正输入端。
[0025]预充电单元B由功率电阻R2和充电开关K2组成，功率电阻R2和充电开关K2串联，功率电阻民的一端连接直流供电电源的正输出端，另一端连接充电开关K2的输入端，充电开关K2的输出端连接负载的正输入端。
[0026]放电续流回路单元C由功率电阻R3、放电开关K3及续流二极管D组成。功率电阻R3和放电开关K3串联后与续流二极管D并联。放电开关K3的输入端连接续流二极管D的阴极后连接负载的正输入端，放电开关K3的输出端连接功率电阻R3的一端，功率电阻R3的另一端连接续流二极管D的阳极后连接负载的负输入端。
[0027]以下介绍本实用新型直流配电装置的工作原理:
[0028]正常工作时电路工作状态分析:
[0029]图5是配电装置的控制时序示意图，&时刻控制系统接收到开通指令，控制系统接收到开通控制指令后，控制系统先发出放电开关K3的关断指令，待放电开关K3完全关断后的h时刻，控制系统发出充电开关K2的接通指令向负载进行试充电，待负载电压达到稳定后的t2时刻，控制系统发出绝缘栅双极型晶体管K1的接通指令，待绝缘栅双极型晶体管K1完全接通后的t3时刻，控制系统发出接触器T的接通指令同时发出充电开关K2的关断指令，此时完成整个开通过程。
[0030]在和t2时刻，当负载为阻性负载时负载电压表达式为
【权利要求】
1.一种高压直流配电装置，包括直流供电电源和负载，其特征在于还包括机电混合式开关单元A、预充电单元B和放电续流回路单元C，机电混合式开关单元A和预充电单元B并联后串接在直流供电电源的正输出端与负载的正输入端之间，放电续流回路单元C与负载并联，其中， 机电混合式开关单元A由接触器T和绝缘栅双极型晶体管K1组成，接触器T的输入端连接绝缘栅双极型晶体管K1的集电极，接触器T的输出端连接绝缘栅双极型晶体管K1的发射极； 预充电单元B由功率电阻R2和充电开关K2组成，功率电阻R2和充电开关K2串联； 放电续流回路单元C由功率电阻R3、放电开关K3及续流二极管D组成，功率电阻R3和放电开关K3串联后与续流二极管D并联，续流二极管D的阴极连接负载的正输入端，续流二极管D的阳极连接负载的负输入端。
【文档编号】H02M3/44GK203554300SQ201320666594
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】王莉, 欧世锋 申请人:南京航空航天大学