具有并联的多掷开关的直流固态气隙的制作方法

本公开一般地涉及直流（dc）固态开关电路，更具体地，涉及一种包括具有并联的多掷开关的固态辅助气隙的直流开关电路。

背景技术：

1、在现今的电力分配中，绝大多数电气应用使用交流（ac）电源作为电源的一种形式。可再生能源和能量存储系统的不断增大的功率需要高压直流（dc）开关和保护设备。近年来，600伏直流（vdc）、1000 vdc和1500 vdc已经用于诸如电动汽车充电、电池存储和公用事业规模的太阳能发电的应用中。由于与交流（ac）系统相比没有过零点，因此在这些高压水平下，进行开关和中断变得越来越困难。提出了将基于电力电子器件的技术用于这些高压直流系统，因为电力电子器件的中断不依赖于过零点。

2、已经开发了利用基于功率的电子器件的电压系统，这些电压系统利用固态电力电子器件来使电路和固态辅助气隙断开和闭合。然而，随着电压的升高，尤其是在1500 vdc的情况下，主电力电子器件的选择受到限制，并且主电力电子器件通常是针对更高电压的系统设计的，因此成本高昂并且结构复杂。此外，虽然构造固态辅助气隙是有效的，但是固态辅助气隙仍然被设计为由低压控制信号驱动。因此，高压系统电压与低压控制信号之间的隔离变得困难。

技术实现思路

1、根据非限制性实施例，单向直流（dc）开关电路包括隔离开关以及与隔离开关串联连接的中断电路。该中断电路包括电流引导支路、旁路电力电子支路、栅极驱动支路和能量吸收支路的并联连接。该电流引导支路包括多掷开关，该多掷开关被配置为用于在第一位置和第二位置运行，该第一位置用于在电流引导支路和负载之间建立第一电气连接，该第二位置用于建立第二电气连接，第二电气连接使旁路电力电子支路关断。

2、根据另一个非限制性实施例，一种双向直流（dc）开关电路包括主电流路径、隔离开关、正向电流中断子电路、反向电流中断子电路和多断点开关。该主电流路径包括电压源段和负载段，并且被配置为用于向负载输送负载电流。该隔离开关被配置为用于，选择性地使电压源与电压源段之间的气隙断开或者闭合。该正向电流中断子电路包括与隔离开关和电压源段共同连接的正向电流输入端，并且该反向电流中断子电路包括连接到负载段的反向电流输入端。该多断点开关被配置为用于，在第一位置和第二位置运行，该第一位置将电压源段与负载段连接在一起，以建立主电流路径，该第二位置用于建立将正向电流中断子电路和反向电流中断子电路中的一个或者两个关断的连接。

3、根据再一个非限制性实施例，提供了一种中断向连接到直流（dc）固态开关电路的负载输送的电流的方法。所述方法包括：通过包括电压源段和负载段的主电流路径向负载输送负载电流；以及操作隔离开关，以选择性地使电压源与电压源段之间的气隙断开或者闭合。所述方法还包括：使多断点开关在第一位置运行，该第一位置将电压源段与负载段连接在一起，以建立主电流路径，以及使多断点开关在第二位置运行，该第二位置将正向电流中断子电路与反向电流中断子电路连接在一起，以建立中断主电流路径的电流旁路路径。

1.一种单向直流（dc）开关电路，包括：

2.根据权利要求1所述的单向直流开关电路，其中：

3.根据权利要求2所述的单向直流开关电路，其中：

4.根据权利要求3所述的单向直流开关电路，其中，所述电压设置部件包括：连接到所述电力电子部件的第一端子；以及与所述栅极驱动支路、所述电流引导支路和所述能量吸收支路共同连接的第二端子。

5.根据权利要求4所述的单向直流开关电路，其中，所述能量吸收支路包括能量吸收器件，所述能量吸收器件具有与所述隔离开关、所述多掷开关、所述电阻的第一端子和所述电压设置部件的第一端子共同连接的第一端子，并且具有与所述多掷开关、所述齐纳二极管的阳极和所述电力电子部件共同连接的第二端子。

6.根据权利要求5所述的单向直流开关电路，其中，所述多掷开关包括：连接到所述隔离开关的第一端子；与所述能量吸收器件的第二端子和所述齐纳二极管的阳极共同连接的第二端子；以及与所述二极管的阴极和所述齐纳二极管的阴极共同连接的第三端子。

7.根据权利要求2所述的单向直流开关电路，其中，所述电力电子部件包括晶体管。

8.根据权利要求2所述的单向直流开关电路，其中，所述电压设置部件包括瞬态电压抑制二极管、齐纳二极管、电阻和变阻器中的一个或者其组合。

9.一种双向直流（dc）开关电路，包括：

10.根据权利要求9所述的双向直流开关电路，所述双向直流开关电路还包括能量吸收器件，所述能量吸收器件包括：与所述隔离开关、所述电压源段和所述正向电流中断子电路共同连接的第一端子；以及与所述反向电流中断子电路和所述负载段共同连接的第二端子。

11.根据权利要求10所述的双向直流开关电路，其中：

12.根据权利要求11所述的双向直流开关电路，其中：

13.根据权利要求12所述的双向直流开关电路，其中：

14.根据权利要求13所述的双向直流开关电路，其中：

15.根据权利要求14所述的双向直流开关电路，其中，所述多断点开关包括：

16.根据权利要求15所述的双向直流开关电路，其中，所述多断点开关选择性地在第一位置和第二位置运行，所述第一位置将所述第一端子与所述第二端子连接在一起，以建立所述主电流路径，所述第二位置将所述第三端子与所述第四端子连接在一起，以将所述正向电流中断子电路与所述反向电流中断子电路连接在一起。

17.一种中断向连接到直流（dc）固态开关电路的负载输送的电流的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述多断点开关手动调节到所述第一位置和所述第二位置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，对所述多断点开关的初始调节产生电弧，所述电弧具有电弧电压，所述电弧电压继续引导所述负载电流通过电流引导支路，其中，所述电流引导支路在所述电流引导支路与所述负载之间建立电气连接。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述正向电流中断子电路包括与所述隔离开关和所述电压源段共同连接的正向电流输入端，并且其中，所述反向电流中断子电路包括连接到所述负载段的反向电流输入端。