[发明专利]一种中高压串联电子开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子开关，尤其是涉及一种应用于中高电压电力系统的新型电子开关。 

背景技术

随着精细化工及高新技术产业的不断发展，用户对电能质量的需求呈现了不同的层次，电能质量问题对敏感负荷的影响巨大。电压、频率、波形是衡量电能质量的标准，超出一定范围的频率或电压偏差或波形的畸变，都会对电力用户以及电网的安全、经济运行等带来不良的影响。电压跌落及电压短时中断故障占所有电能质量问题的90%左右。当电压低于额定值的90％时，敏感负载的运行将受影响，带来巨大的安全隐患和经济损失。因此，治理电压跌落及电压短时中断，改善电能质量具有极其重要的作用和长远的意义。 

开关器件作为开关电路的重要部分，长久以来都是电力装置研究的重要课题。传统的机械开关经过长时间的研究应用，从低电压等级到高电压等级应用已非常广泛。机械开关导通稳定，带负载能力强。机械开关的缺点非常明显，首先需要很大的灭弧装置，使开关的体积一般都较大，其次开断速度受机械动作部分速度的限制，另外机械开关电气寿命受到开断次数的限制。因此难以满足一些电力用户对电能质量的要求。随着电力电子器件技术的发展，可控电力电子器件的切换速度越来越快，耐压水平越来越高，电流越来越大。以此取代机械开关，用作电力系统的开关，可以达到毫秒级的切换速度，适合用于一些对电能质量要求严格的敏感用户。目前这一技术在低压场合已经得到广泛应用。但在中高压场合例如10KV时相关产品较少。 

对于中高压应用场合例如10KV时，由于单一器件耐压等级无法达到要求，因此必须采用串联或级联的结构。由于电力电子器件的静态特性和动态参数不完全相同，因此串联使用时，可能出现器件误导通或反相击穿等问题。 

以晶闸管为例，在闭锁状态下，晶闸管的漏电流特性不同，串联后承受的电压也不同；在晶闸管关断过程中，反向恢复电荷的差异也可能造成阀内部电压分布不均。因此在晶闸管串联时，即使同时发出晶闸管控制信号，各个晶闸管动作也可能不一致。后闭合的晶闸管会承受更多的系统电压，导致过压损毁。因此需要选择合适的阻容回路参数，来实现中高压串联晶闸管阀换流时的动态均压功能。各种研究表明，动态均压电路中的电容选取的越大，电阻选取的越小，其对浪涌电压吸收能力越强，且响应越快。但反之，电容越大，阻容支路的功耗也越大，电阻越小，电容放电时的电流冲击也就越大，在设计上很难两全。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就在于提供一种吸收电流浪涌能力强响应迅速且电流冲击较小的中高压串联电子开关。 

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下： 

一种中高压串联电子开关，包括主电力电子开关模块和基本动态均压阻容支路，所述的基本动态均压阻容支路由无极性电容（C1）和电阻（R1）串联组成，其特征是：还设有H桥二极管整流模块、附属动态均压阻容支路、放电电阻以及浪涌吸收模块，所述的H桥二极管整流模块由四只二极管（VT1、VT2、VT3、VT4）组成，所述的H桥二极管整流模块的输入端与基本动态均压阻容支路相连、输出端与附属动态均压阻容支路相连，附属动态均压阻容支路两端还并联有浪涌吸收模块（MOV），所述的附属动态均压阻容支路由电容（C2）和限流电阻（R2）串联组成，所述的附属动态均压阻容支路的电容C2）两端还并联了放电电阻（Rp）。

所述的电容(C2)为有极性的电解电容或无极性的电容。 

所述的附属动态均压阻容支路的放电电阻（Rp）支路上还串联有可控电子开关（K）。 

所述的主电力电子开关模块的可控电力电子开关T1是普通晶闸管或门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR，电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。 

本发明可应用在固态电子开关或其他基于串联电力电子开关拓扑的电气设备中，固态开关原理如下:主供电源和备供电源通过固态电子转换开关分别接到负载上，系统平时在主供电源侧运行，当其出现电压跌落时，系统自动通过固态电子转换开关把负载投切到备用电源上。当主侧电源正常时，再自动切换回主侧电源，从而实现电能质量有效的控制。