[发明专利]一种高速交流电子开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速交流电子开关，属于低压电器领域。

技术背景

在电力系统中，为了提高电力系统的功率因数，几乎所有的大型感性负载网络都必须按供电部门的要求，安装动态无功补偿装置，为了能够快速响应负载的变化，需要一种能够快速开通和关断的开关设备，在工厂中，为了限制大型电动机启停时的冲击电流，需要安装软启动装置；在某些不允许断电的重要负荷场合，一般设有备用电源，包括不同网络的供电系统、发电机等，为了能够实现设备不断电，需要一种极快速投切的开关设备，以克服各个供电网络电压不等和相位不同步，不能并联供电的情况下的开关要求。

现有交流电子开关驱动功耗低，开通时产生巨大浪涌电流，断开时产生的拉弧电流，并且还存在关断延迟等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种高速交流电子开关，用于交流电流高速开通和关断，确保驱动功耗低，解决了现有接触器开通时的巨大浪涌电流，断开时产生的拉弧电流，以及关断延迟问题。

本发明采用的技术方案：一种高速交流电子开关，包括主回路和驱动电路；主回路串联在需要进行开关的主回路中，驱动电路的输出端与主回路的控制输入端连接，所述的主回路采用内部带阻尼二极管的绝缘栅双极型晶体管与外围保护电路组成；其中VT1和VT2共用同一路驱动信号。

所述的驱动电路包括电源隔离和信号隔离；其中电源隔离后经过降压稳压和电源反相后作为信号隔离的驱动电源。

主回路采用全控型电力电子开关器件绝缘栅双极型晶体管反并联构成双向开关，为了减小关断时器件承受的电流应力，在每个器件上并联了峰值电流吸收电容，电容电流不可流向电力电子开关器件，而是通过并联电阻释放，以减小电力电子开关器件在开通过程中的损耗。

驱动电路采用光电隔离的形式，首先是电源隔离，驱动电路的电源采用高频隔离变压器将电源的输入与输出电器隔离，隔离后的电源经过降压稳压输出为驱动电路电源的正电源，隔离后的电源经过电源反相后输出稳定的负电源。正、负稳压电路的存在是为了保证隔离后输出的正负电压稳定，以保证电力电子开关器件的栅极不被击穿，负电源的设置是为了保证电力电子开关器件在关断时迅速可靠。 

本发明解决了传统接触器开通时的巨大浪涌电流，断开时产生的拉弧电流，还克服了晶闸管的关断延迟等问题，无需等待交流电流过零即可在极短的时间内可靠关断大电流。                                                    

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是主回路电路拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。 

如图1、图2所示，高速交流电子开关包括主回路和驱动电路；驱动电路的OUT端与主回路中绝缘栅双极型晶体管的栅极连接，驱动电路的输入端包括电源输入与信号输入，电源输入端接12V—18V直流电源，信号输入接幅值0V—5V的开关信号，主回路串接在需要进行开关控制的低压交流母线中。

所述的主回路由带阻尼二极管的全控型功率开关管绝缘栅双极型晶体管反并联作为开关使用，旁路的二极管、电阻、电容组成峰值脉冲吸收电路，用以保护绝缘栅双极型晶体管在关断时不被感应脉冲电压击穿。

所述的驱动电路由隔离电源、降压稳压电路、电源反相电路、输入信号隔离电路组成；其中隔离电源采用推免方式，以减少开关管的使用量，降低成本，隔离电源输出分别供给降压稳压电路和电源反相电路电源，降压稳压电路输出的正电压和电源，反相输出的负电压分别作为信号隔离电路的电源正和电源负。

本发明的工作过程：将需要进行高速开关的母线与高速交流电子开关的串联，输出接到负载上，当输入端输入高电平时，开关导通，当输入端为低电平时，开关关断。