[发明专利]交流-直流两用开关

说明书

技术领域

本发明是有关于一种交流-直流两用开关，特别是有关于一种用来将交流或直流电力供应至负载、且可停止负载的电力供应的交流-直流两用开关。

背景技术

以往，一般家庭中为了将电力供应至各种电气设备，使用以商用电源为中心的交流配电系统。近年，利用一般家庭用的太阳能电池(太阳能发电)、燃料电池或蓄电池等的直流分散电源已逐渐普及。并且，为了使各个电气设备中的交流电力转换为直流电力时的电力损失降低，亦建议导入家庭用直流配电系统。此种情况下，除了现有的交流配电系统以外，也需要同时设置直流配电系统。

在交流配电系统的情况下，由于半周期中存在一次电流零点(zero cross point，过零点)，使用一种使接点开闭的类型的开关，可容易地切断电流。然而，在直流配电系统中，电流零点不存在，由于在比较低压(例如，40V左右)下切断时会发生电弧(arc)，所以须使接点距离变长、或具备电磁石等的消弧功能；在与交流配电系统用的开关比较的情况下，直流配电系统用的开关本身需大型化。并且，在太阳能发电或燃料电池等场合，由于是具有数百伏特的高电压，若要有效地切断电流，只有使接点距离变长是不够的，亦要求高性能的消弧功能。因此，现存的交流配电系统用的开关不容易置换成直流配电系统用的开关，或直流配电系统用的开关不容易并设至现存的交流配电系统用的开关。另外，混合着不同大小的开关将使外观的美感下降，由内部设计的观点而言亦不佳。

此处，专利文献1中建议一种不发生电弧的直流开关，其使用如图16所示的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。这种现有的直流开关中，MOSFET Q1的源极必须连接至直流电源的负极，限定为在负极侧才可将电流路径切离。然而，若考虑由于触电等而需要对人的保护，则较佳是可在具有电位侧将电流路径切离。并且，若错误地将直流电源的极性予以误连接，由于电流将经由MOSFET部中所存在的二极管而流动，则此MOSFET部在功能上不能用作开关。并且，直流电源是蓄电池，并且，在该直流开关用在进行充放电的场所时，虽然电压是直流，但由于充电和放电时电流的流动方向相反，则MOSFET之类的开关功能只有在单侧成立，作为开关则功能不完全。并且，此种直流开关不能使用在电流的流动方向每个半周期就相反的交流电源系统中。

【专利文献1】日本特开2005-293317号公报

发明内容

本发明是为了解决上述现有例的问题而设计，目的是提供一种交流-直流两用开关，可使用在交流配电系统和直流配电系统的任一种系统中。使用在直流配电系统时，可不发生电弧而开闭，且可容易地与现存的交流配电系统用开关进行置换。

为了达成上述目的，本发明提供一种交流-直流两用开关，连接在交流电源或直流电源与负载之间，以控制对所述负载的电力供应，该交流-直流两用开关包括：晶体管构造的双向半导体开关元件，串联连接在连接至电源的第1输入侧端子和连接至负载的第1输出侧端子之间；整流部，并联连接在所述第1输入侧端子和第2输入侧端子之间；电源部，将来自所述整流部的输出电压转换成稳定的规定电压；控制部，通过所述电源部所供应的电力，控制所述交流-直流两用开关的整体；以及驱动部，根据来自所述控制部的控制信号，使所述双向半导体开关元件导通。

依据本发明，由于使用晶体管构造的双向半导体开关来控制对负载的电力供应，因此，并不存在对输入的电流或电压的方向依存性，可连接至交流电源和直流电源的任一个电源来使用。并且，即使直流电源的正极和负极反接时，亦可开闭(导通/切断)，以确保开关的功能。并且，即便使用在直流配电系统中时，由于使用双向半导体开关元件，则亦可不发生电弧而进行开闭。并且，并不需要用来消除电弧的机构，且通过半导体元件的小型化，则可与现有的交流配电系统用开关进行置换。

也可以是，本发明的交流-直流两用开关中，所述双向半导体开关元件具有：将2个高耐压纵型晶体管构造的开关元件反向连接而成的构造。

依据此种发明，由于将高耐压型的纵型晶体管构造的元件反向连接来构成双向半导体开关，所以可使用一般构造的开关元件，例如，可使用容易取得且便宜的硅-MOSFET等，以构成双向半导体开关。或是，同样的构造下，若使用低损耗的SiC等的开关元件，则可控制的负载亦可大容量化。