[发明专利]钳位降压的固态电子开关及混合开关

说明书

本发明实施例公开一种钳位降压的固态电子开关及使用该固态电子开关的混合开关，其中固态电子开关中对称配置两开关模组，通过在固态电子开关输入输出侧设置钳位降压电路来降低加入到开关模组的电压，可以实现在高压直流场合下有效利用低压器件而不增加电路复杂度及产品成本。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种钳位降压的固态电子开关及混合开关。

背景技术

固态电子开关，也称无触点开关，一般由电力电子技术实现，应用中较多使用双向固态电子开关。如图1所示，传统的双向固态电子开关基本由完全控制开通关断的电力电子器件(如IGBT、MOSFET等)组成。如图2所示，固态电子开关Kss经常会与机械开关Kn等组合成混合开关，且可以方便地通过配置MCU 来进行控制，市场应用前景良好。

众所周知，电力电子器件耐压要求决定于输入输出电压。对于高压直流开关场合，尤其是1500V以上场合，1200V电力电子器件无法使用，特别是1700V器件很难找到性能价格比合适的产品。实践中，通过电力电子器件的串联技术可以用来解决器件耐压不足的问题，即用一半及以下电压等级的器件实现，如1500V 场合使用750V器件。目前市场上已有此类产品，简述如下。

如图3和图4所示，分别示出两种典型的高压直流断路器的电路结构。图3 中，断路器开关DS、CB及电感L配置串联的固态电子开关来进行控制，其中各开关模组中使用MOA/MOV器件降压或限制电力电子器件，其单个模组承受的电压由压敏器件限制，问题在于压敏器件短路失效模式存在巨大的安全隐患。图 4中，断路器开关DS也配置有固态电子开关沐足，其中的FBSM利用全桥钳位方式，单个模组内所有器件的实际电压由钳位电容电压决定，器件使用数量较多，控制复杂。

由此可见，现有技术中的固态电子开关电路结构还存在结构复杂或安全性方面不够理想的问题。有鉴于现有固态电子开关存在的不足，有必要对其进行优化。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种结构简单、安全性好的钳位降压的固态电子开关及混合开关。

为解决以上技术问题，本发明提供一种钳位降压的固态电子开关，包括串接且对称配置的两开关模组，固态电子开关输入侧和固态电子开关输出侧中至少有一侧设置有基于钳位降压的降压电路，且降压电路的降压点相应连接至两开关模组来加入电压。

可选地，每一开关模组串接有一正向电能控制器件和一反向电能控制器件；固态电子开关输入侧和固态电子开关输出侧分别设置有降压电路，其中每一降压电路的降压点分别通过一钳位二极管连接至相应开关模组的正向电能控制器件和反向电能控制器件的串接点。

可选地，正向电能控制器件和反向电能控制器件分别为三极管，相应三极管的集电极-发射极之间并接有反向二极管。

可选地，每一开关模组串接有一正向电能控制器件和一反向截止器件；固态电子开关输入侧和固态电子开关输出侧分别设置有降压电路，其中每一降压电路的降压点分别通过一钳位二极管连接至相应开关模组的正向电能控制器件和反向截止器件的串接点。

可选地，正向电能控制器件为三极管，反向截止器件为反向截止二极管，其中三极管的集电极-发射极之间并接反向二极管。

可选地，每一开关模组配置有正向电能控制器件且反向自由；固态电子开关输入侧设置有降压电路，该降压电路的降压点通过一钳位二极管连接至两个开关模组的正向电能控制器件之间的串接点。

可选地，正向电能控制器件为三极管，反向自由短接，其中三极管的集电极- 发射极之间并接反向二极管。

可选地，每一开关模组配置有串接的阻容调整元件。

可选地，降压电路通过串接两降压电容来进行降压。