[发明专利]用于直流配电系统的含软起动和保护功能的混合式开关

说明书

本发明公开了一种用于直流配电系统的含软起动和保护功能的混合式开关，包括依次相连的保护电路(100)、主开关电路(200)、与主开关电路(200)并联的软起动电路(300)、电流采集电路(400)和用于监控并保存保护电路(100)、主开关电路(200)、软起动电路(300)、电流采集电路(400)的工作状态信息的智能控制电路(500)，其中主开关电路(200)包括主开关，主开关为直流断路器(D1)，软起动电路(300)包括软起动开关和软起动电阻，其中软起动开关(Qs)为半导体开关。本发明提供的混合式开关能够大幅提高直流配电系统的可靠性，降低系统的故障率，降低系统的成本。

技术领域

本发明涉及智能电网领域，具体涉及一种用于直流配电系统的含软起动和保护功能的混合式开关。

背景技术

随着直流供电系统应用的普及，直流配电保护开关的需求量越来越大，当前常用的有机械式开关，如直流断路器、直流接触器等。但是在实际应用过程中，由于在直流系统中电源侧和负载侧都有较大的电容，在开关闭合瞬间，由于电容的充放电，会引起非常大的冲击电流，这一特点与交流系统不同，冲击电流峰值往往会远远超出开关元件的额定值，这样严重影响开关元件的使用寿命，造成故障率高；另外与交流系统不同，直流系统没有周期性的过零点，造成开关关断时难以灭弧，这样开关的设计复杂程度提高，造成开关价格比交流开关昂贵得多。

发明内容

本发明是为了同时克服现有技术中机械式开关故障率较高和价格昂贵的技术问题，和电子式开关通流能力相对较低的问题，取电子开关和机械开关二者之所长，用电子开关作为软起动开关，用机械开关作为主开关和保护开关，从而提供一种用于直流配电系统的含软起动和保护功能的混合式开关，结合了接触器的可控开关功能，断路器的过流保护功能，并增加了软起动功能，以及监控和通讯功能等，能够大幅提高直流配电系统的可靠性，降低系统的故障率，降低系统的成本。

本发明提供了一种用于直流配电系统的含软起动和保护功能的混合式开关，包括：

保护电路：一端与直流电源输出端相连，另一端与主开关电路和软起动电路相连，用于在负载过流或短路且主开关电路故障时切断故障支路；

主开关电路：两端分别与保护电路和电流采集电路相连且与软起动电路并联，用于接通或断开直流负载支路，并对负载的过流或短路进行保护；主开关电路包括主开关，主开关为机械开关；

软起动电路：两端分别与保护电路和电流采集电路相连且与主开关电路并联，用于在主开关电路接通电路之前先行接通限制冲击电流，用于在主开关电路接通之后关断并为下次软起动做准备；软起动电路包括串联设置的软起动开关和软起动电阻，软起动开关为半导体开关；

电流采集电路：一端与主开关电路和软起动电路相连，另一端与直流负载输入端相连，用于直流负载进行电流采样，并将采样结果传送至智能控制电路；

智能控制电路：用于根据外部指令对主开关电路和软起动电路进行开关控制，从而实现接触器的功能，用于接收电流采集电路传送的所述采样结果，用于监控并保存保护电路、主开关电路、软起动电路和电流采集电路的工作状态信息，从而实现比接触器和断路器更多的监控功能。

本发明所述的电子开关通过智能控制电路接收外部指令，进行开关控制，这个功能类似于接触器。与接触器的不同点在于，当接触器开通时，由于接触器两端的电路中的电容处于不同电压水平，在接触器开通瞬间，将产生很大的冲击电流；而本发明中在正常开通时，先进行软起动，即在主开关接通前先接通软起动开关，此时与软起动开关串联的软起动电阻能够将起动电流限制在安全范围内，经过一段延时后软起动结束，即主开关两端处于同样电位，这时再开通主开关，就能够避免冲击电流的产生，避免了系统中元器件过流和过压的风险，提高了其可靠性和使用寿命。在主开关完全接通后，断开软起动开关，从而做好下一次软起动的准备。