电气系统、接口装置以及接口电路及其导通方法和关断方法与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及电气系统、接口装置以及接 口电路及其导通方法、关断方法。


背景技术：

2.目前，如图1所示，在非隔离式并网逆变器01的交流侧与电网02之间，设 置两组串联连接的继电器(ka1-ka3，kb1-kb3)，可以实现冗余保护，从而使 其满足相应的安规要求。
3.工作中，通过导通继电器，即可实现非隔离式并网逆变器的并网；但是， 由于在继电器导通瞬间，继电器的两端存在压差，所以继电器所承受的冲击 电流较大，因此在长时间工作后，便会使得继电器的触点接触阻抗增加，从 而使得继电器在工作时严重发热，进而影响继电器的工作寿命。
4.因此，如何避免继电器承受导通时的冲击电流，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了电气系统、接口装置以及接口电路及其导通方 法、关断方法，以减小继电器在状态切换瞬间所承受的电流冲击。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本技术第一方面提供一种接口电路，包括：至少一路接口支路；每路接 口支路，包括：无触点开关模块、第一带触点开关模块和第二带触点开关模 块；在每路所述接口支路中：
8.所述第一带触点开关模块和所述第二带触点开关模块串联连接在相应所 述接口支路的两端之间；
9.所述无触点开关模块与所述第一带触点开关模块并联连接；
10.所述无触点开关用于承受相应路所述接口支路切换为通路时的冲击电 流。
11.可选的，所述无触点开关模块，还用于承受相应路所述接口支路切换为 断路时的缓冲电流。
12.可选的，，所述无触点开关模块，包括：至少一个无触点开关；其中：
13.当所述无触点开关的个数大于1时，各所述无触点开关串联连接在所述 无触点开关模块的两端之间。
14.可选的，，所述无触点开关为单向可控开关或双向可控开关；
15.当所述无触点开关为双向可控开关时，所述无触点开关为双向可控半导 体器件；
16.当所述无触点开关为单向可控开关时，所述无触点开关为单向可控半导 体器件。
17.可选的，每路所述接口支路，还包括：第三带触点开关模块；其中：
18.所述第三带触点开关模块与所述无触点开关模块串联连接。
19.可选的，每个带触点开关模块，包括：至少一个带触点开关；其中：
20.当所述带触点开关的个数大于1时，各所述带触点开关串联连接在相应 带触点开
关模块的两端之间。
21.可选的，每个所述带触点开关，包括：继电器或接触器。
22.本技术第二方面提供一种接口电路的导通方法，该接口电路为如本技术 第一方面任一项所述的接口电路；所述接口电路的导通方法，包括：
23.控制所述接口电路中全部所述接口支路中的第二带触点开关模块均导 通；
24.控制全部所述接口支路中的无触点开关模块均导通；
25.控制全部所述接口支路中的第一带触点开关模块均导通；
26.控制全部所述接口支路中的无触点开关模块均关断。
27.可选的，当每路所述接口支路还包括：第三带触点开关模块时，所述接 口电路的导通方法，在控制所述接口电路中全部所述接口支路中的第二带触 点开关模块均导通之前或之后，还包括：
28.控制全部所述接口支路中的第三带触点开关模块均导通；
29.所述接口电路的导通方法，在控制全部所述接口支路中的无触点开关模 块均关断之后，还包括：
30.控制全部所述接口支路中的第三带触点开关模块均关断。
31.本技术第三方面提供一种接口电路的关断方法，该接口电路为如本技术 第一方面任一项所述的接口电路；所述接口电路的关断方法，包括：
32.控制所述接口电路中全部所述接口支路中的无触点开关模块均导通；
33.控制全部所述接口支路中的第一带触点开关模块均关断；
34.控制全部所述接口支路中的无触点开关模块均关断；
35.控制全部所述接口支路中的第二带触点开关模块均关断。
36.可选的，当每路所述接口支路还包括：第三带触点开关模块时，所述接 口电路的关断方法，在控制所述接口电路中全部所述接口支路中的无触点开 关模块均导通之前，还包括：
37.控制全部所述接口支路中的第三带触点开关模块均导通；
38.所述接口电路的关断方法，在控制全部所述接口支路中的第二带触点开 关模块均关断之前或之后，还包括：
39.控制全部所述接口支路中的第三带触点开关模块均关断。
40.本技术第四方面提供一种接口装置，包括：控制器和如本技术第一方面 任一项所述的接口电路；其中：
41.所述控制器分别与所述接口电路中各开关模块的控制端相连，用于执行 如本技术第二方面任一项所述的接口电路的导通方法，以及，如本技术第三 方面任一项所述的接口电路的关断方法。
42.本技术第五方面提供一种电气系统，包括：主电路和至少一个如本技术 第四方面所述的接口装置；其中：
43.在所述主电路中的直流回路或者交流回路中设置有所述接口装置。
44.可选的，所述主电路中包括：非隔离式并网逆变器，在所述非隔离式并 网逆变器的逆变侧与电网之间设置有所述接口装置。
45.可选的，全部所述接口装置中的控制器集成于所述主电路中的控制器中。
46.由上述技术方案可知，本发明提供了一种接口电路，其具体包括至少一 路接口支路；每路接口支路，包括：无触点开关模块、第一带触点开关模块 和第二带触点开关模块。在该接口电路中，当接口电路切换为通路时，即接 口电路中的各路接口支路切换为通路时，会在各路接口支路中产生冲击电流， 而在各路接口支路中，由无触点开关模块承受该冲击电流，因此，当各路接 口支路切换为通路时，各路接口支路中的第一带触点开关模块和第二带触点 开关模块均不用承受该冲击电流，从而本技术提供的接口电路可以避免各路 接口支路中各带触点开关模块承受相应路接口支路切换为通路时的冲击电 流；由于各路接口支路中各带触点开关模块可以为继电器，所以该接口电路 可以避免继电器承受导通时的冲击电流。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
48.图1为现有技术中的非隔离式并网逆变器的并网示意图；
49.图2-图4分别为本技术实施例提供的接口电路的三种结构示意图；
50.图5和图6分别为本技术实施例提供的接口电路的导通方法的流程示意 图；
51.图7和图8分别为本技术实施例提供的接口电路的关断方法的流程示意 图；
52.图9为本技术实施例提供的接口装置的结构示意图；
53.图10a和图10b分别为本技术实施例提供的非隔离式并网逆变器的两种并 网示意图；
54.图11为现有技术中的另一种非隔离式并网逆变器的并网示意图。
具体实施方式
55.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或 者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操 作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或 者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过 程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其 他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在 没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在 包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.为了减小继电器在状态切换瞬间所承受的电流冲击，本技术实施例提供 一种接口电路，其具体结构可参见图2，具体包括：至少一路接口支路10(图 2中仅以一路接口支路10为例进行展示)；每路接口支路10，包括：无触点开 关模块11、第一带触点开关模块12和
第二带触点开关模块13。
58.在每路接口支路10中，第一带触点开关模块12和第二带触点开关模块13 串联连接在相应接口支路10的两端之间；无触点开关模块11与第一带触点开 关模块12并联连接。
59.其中，接口支路10的个数可以根据实际应用情况进行选择，此处不做具 体限定，均在本技术的保护范围内；比如，当接口电路设置于三相交流回路 中时，接口支路10的个数为三个，三路接口支路10分别对应三相交流支路。
60.工作时，在各路接口支路10中，由无触点开关模块11承受相应路接口支 路10切换为通路时的冲击电流。
61.当接口电路切换为通路时，即接口电路中的各路接口支路10切换为通路 时，会在各路接口支路10中产生冲击电流，而在各路接口支路10中，由无 触点开关模块11承受该冲击电流，因此，当各路接口支路10切换为通路时， 各路接口支路10中的第一带触点开关模块12和第二带触点开关模块13均不 用承受该冲击电流，从而本技术提供的接口电路可以避免各路接口支路10中 各带触点开关模块承受相应路接口支路10切换为通路时的冲击电流；由于各 路接口支路10中各带触点开关模块可以为继电器，所以该接口电路可以避免 继电器承受导通时的冲击电流。
62.由上述可知，本技术提供的接口电路可以避免继电器承受导通时的冲击 电流，因此该接口电路可以解决继电器因长期动作而导致的触点接触阻抗增 加的问题，从而使得继电器在工作时的发热程度降低，进而可以延长工作寿 命。
63.在本技术另一实施例中，工作时，在各路接口支路10中，由无触点开关 模块11承受相应路接口支路10切换为断路时的缓冲电流。
64.当接口电路切换为断路前，即接口电路处于通路，此时在各路接口支路 10中存在电流，因此当接口电路切换为断路时，便会在各路接口支路10中存 在缓冲电流；而在各路接口支路10中，由无触点开关模块11承受该缓冲电流， 因此，当各路接口支路10切换为断路时，各路接口支路10中的第一带触点开 关模块12和第二带触点开关模块13均不用承受该缓冲电流，从而本技术提供 的接口电路可以避免各路接口支路10中各带触点开关模块承受相应路接口支 路10切换为断路时的缓冲电流；由于各路接口支路10中各带触点开关模块可 以为继电器，所以该接口电路可以避免继电器承受关断时的缓冲电流。
65.由上述可知，本技术提供的接口电路可以避免继电器承受关断时的缓冲 电流，因此该接口电路可以解决继电器因长期动作而导致的触点接触阻抗增 加的问题，从而使得继电器在工作时的发热程度降低，进而可以延长工作寿 命。
66.本技术另一实施例提供接口电路的另一种实施方式，其具体结构可参见 图3，在上述实施方式的基础上，每路接口支路10，还包括：第三带触点开关 模块14；其中，第三带触点开关模块14与无触点开关模块11串联连接。
67.增加第三带触点开关模块14，使该接口电路满足非隔离式并网逆变器的 安规要求，即保证非隔离式并网逆变器的交流侧与电网之间可以实现机械断 开；因此，本实施例中的接口电路可以应用到非隔离式并网逆变器与电网之 间。
68.上述仅为根据特定应用场景依据现有技术对接口电路进行特定改造的一 种具体实施方式，在实际应用中，包括但不限于此实施方式，此处不做具体 限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
69.值得说明的是，在现有技术中，为避免继电器承受导通时的冲击电流， 如图11所示，在一组继电器(ka1-ka3)上并联一组电流抑制电路，该电流抑 制电路包括一组继电器k1-k3和一组电阻r1-r3；在工作时，ka1-ka3和kb1-kb3 两组继电器可以不承受冲击电流和缓冲电流，但是，k1-k3这组继电器在导通 时仍会承受冲击电流和缓冲电流。而本实施例提供的接口电路的实施方式可 以避免第三带触点开关模块承受冲击电流和缓冲电流，而第三带触点开关模 块相当于k1-k3这组继电器，因此可以解决上述问题。
70.在本技术另一实施例中，每个带触点开关模块，包括至少一个带触点开 关(图4中仅以一个继电器k为例进行展示)，可参见图4(图4仅在图3的基础 上进行展示)；其中，当带触点开关的个数大于1时，各带触点开关串联连接 在相应带触点开关模块的两端。
71.可选的，带触点开关可以为继电器k，也可以为接触器；在实际应用中， 包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在 本技术的保护范围内。
72.需要说明的是，在一个带触点开关模块中，各带触点开关的类型可以不 同，也可以相同，此处不做具体限定，可根据接口电路的实际应用场景进行 选择，均在本技术的保护范围内；在不同的带触点开关模块中，各带触点开 关的类型可以相同，可以不同，此处不做具体限定，可根据接口电路的实际 应用场景进行选择，均在本技术的保护范围内。
73.在本技术另一实施例中，无触点开关模块11，包括：至少一个无触点开 关(图4中仅以一个双向可控半导体器件m为例进行展示)，可参见图4(图4 仅在图3的基础上进行展示)；其中，当无触点开关的个数大于1时，各无触 点开关串联连接在无触点开关模块11的两端。
74.可选的，无触点开关可以为单向可控开关，也可以为双向可控开关，此 处不做具体限定，可根据接口电路的实际应用场景进行选择，均在本技术的 保护范围内；比如，当接口电路应用于交流回路时，无触点开关为双向可控 开关，当接口电路应用于直流回路时，无触点开关可以为单向可控开关，以 节省接口电路的成本。
75.当无触点开关为双向开关时，无触点开关通常选用双向可控半导体器件 m，在实际应用中，双向可控半导体器件m可以为双向可控硅；当无触点开关 为单向开关时，无触点开关通常选用单向可控半导体器件，在实际应用中， 单向可控半导体器件可以为单向可控硅。
76.上述仅为不同情况下，无触点开关的优选方式，在实际应用中，包括但 不限于上述实施方式，此处不做具体限定，均在本技术的保护范围内。
77.本技术另一实施例提供一种接口电路的导通方法，该接口电路为上述实 施例提供的接口电路，该接口电路的导通方法的具体流程如图5所示，具体包 括以下步骤：
78.s110、控制接口电路中全部接口支路中的第二带触点开关模块均导通。
79.其中，在步骤s110之前，接口电路的状态为：各路接口支路中的各开关 模块均关断。
80.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在第二带触点开关模块导 通前，接口支路中的各开关模块均关断，即该接口支路处于断路，而在第二 带触点开关模块导通后，无触点开关模块和第一带触点开关模块均关断，即 该接口支路处于断路，所以在第二带触点开关模块导通时，无电流从第二带 触点开关模块中流过，因此在第二带触点开关模块导通时，在接口支路中并 没有生成冲击电流，从而第二带触点开关模块在自身导通时不
用承受冲击电 流。
81.s120、控制接口电路中全部接口支路中的无触点开关模块均导通。
82.以一个接口支路为例，在该接口支路中，在无触点开关模块导通前，该 接口支路处于断路，在无触点开关模块导通后，该接口支路处于通路，因此 在无触点开关模块导通时，无触点开关模块需要承受该接口支路切换为通路 路时的冲击电流。
83.s130、控制接口电路中全部接口支路中的第一带触点开关模块均导通。
84.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在无触点开关模块导通后， 第一带触点开关模块的两端压差近似等于0，因此在第一带触点开关模块导通 时，第一带触点开关模块不承受冲击电流。
85.s140、控制接口电路中全部接口支路中的无触点开关模块均关断。
86.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于无触点开关模块的规格选 型很小，所以无触点开关模块不能长时间承受电流，因此，在第一带触点开 关模块和第二带触点开关模块均导通后，需要关断无触点开关模块，以避免 无触点开关模块的损坏。
87.在实际使用中，如此可以减小无触点开关模块的使用，延长无触点开关 模块的使用寿命，从而节省接口电路的维护成本。
88.需要注意的是，虽然在无触点开关模块关断前，有电流流经无触点开关 模块，但是由于无触点开关模块的自身结构，所以在无触点开关模块关断时， 并不会产生拉弧。
89.综上所述，通过上述步骤后，在各路接口支路中，由无触点开关模块代 替各带触点开关模块，承受相应路接口支路在切换为通路时的冲击电流，因 此，可以避免各路接口支路中各带触点开关模块承受相应路接口支路切换为 通路时的冲击电流。从而可以解决继电器因长期动作而导致的触点接触阻抗 增加的问题，进而可以降低继电器在工作时的发热程度，并延长其工作寿命。
90.本实施例还提供接口电路的导通方法的另一种实施方式，该实施方式适 用于每路接口支路还包括：第三带触点开关模块的情况；接口电路的导通方 法的该实施方式的具体流程如图6(图中仅以s210在s110之前为例进行展示) 所示，在上述实施例的基础上，该实施方式在步骤s110之前或之后，还包括 以下步骤：
91.s210、控制接口电路中全部接口支路中的第三带触点开关模块均导通。
92.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在第三带触点开关模块导 通前和导通后，该接口支路均处于断路，所以在第三带触点开关模块导通时， 没有电流流过，因此第三带触点开关模块在导通时不承受冲击电流。
93.在步骤s140之后，还包括以下步骤：
94.s220、控制接口电路中全部接口支路中的第三带触点开关模块均关断。
95.需要说明的是，在无触点开关模块关断之后关断第三带触点开关模块， 可以避免由第三带触点开关模块承受关断时的缓冲电流。
96.本技术另一实施例提供一种接口电路的关断方法，该接口电路为上述实 施例提供的接口电路，该接口电路的关断方法的具体流程如图7所示，具体包 括以下步骤：
97.s310、控制接口电路中全部接口支路中的无触点开关模块均导通。
98.其中，在步骤s310之前，接口电路的状态为：各路接口支路中的第一带 触点开关模块和第一带触点开关模块均导通。
99.以一个接口支路为例，在该接口支路中，将无触点开关模块导通，以保 证在关断第一带触点开关模块时，第一带触点开关模块两端压差近似等于0。
100.s320、控制接口电路中全部接口支路中的第一带触点开关模块均关断。
101.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在关断第一带触点开关模 块时，第一带触点开关模块的两端压差近似等于0，因此在第一带触点开关模 块关断时，在第一带触点开关模块的主触点之间不会产生拉弧，从而不会对 触点造成损伤。
102.s330、控制接口电路中全部接口支路中的无触点开关模块均关断。
103.s340、控制接口电路中全部接口支路中的第二带触点开关模块均关断。
104.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在第一带触点开关模块关 断后，无触点开关模块与第二带触点开关模块构成通路，即电流流经无触点 开关模块和第二带触点开关模块，所以在第一带触点开关模块关断后，先关 断无触点开关模块，以避免在第二带触点开关模块关断时，在第二带触点开 关模块的主触点之间产生拉弧，从而不会对触点造成损伤。
105.本实施例还提供接口电路的关断方法的另一种实施方式，该实施方式适 用于每路接口支路还包括：第三带触点开关模块的情况；接口电路的关断方 法的该实施方式的具体流程如图8(图中仅以s420在s440之后为例进行展示) 所示，在上述实施例的基础上，该实施方式在步骤s310之前，还包括以下步 骤：
106.s410、控制接口电路中全部接口支路中的第三带触点开关模块均导通。
107.需要说明的是，在无触点开关模块导通之前导通第三带触点开关模块， 可以避免第三带触点开关模块承受冲击电流。
108.在步骤s440之前或之后，还包括以下步骤：
109.s420、控制接口电路中全部接口支路中的第三带触点开关模块均关断。
110.以一个接口支路为例，在该接口支路中，由于在步骤s420之前，无触点 开关模块关断，所以在关断第三带触点开关模块之前，无电流流过第三带触 点开关模块，因此可以避免第三带触点开关模块承受缓冲电流。
111.本技术另一实施例提供一种接口装置，其具体结构如图9(图中仅在图3 的基础上进行展示)所示，具体包括：控制器100和如上述实施例提供的接口 电路200。
112.在该接口装置中，控制器100分别与接口电路200中各开关模块的控制端 相连；工作时，控制器100执行上述实施例提供的接口电路200的导通方法和 上述实施例提供的接口电路200的关断方法。
113.需要说明的是，接口电路200的导通方法和接口电路200的关断方法已在 上述实施例中进行详细说明，此处不再赘述。
114.本技术另一实施例提供一种电气系统，其具体包括：主电路和至少一个 如上述实施例提供的接口装置。
115.在该电气系统中，主电路的输入端作为电气系统的输入端，主电路的输 出端作为电气系统的输出端，在主电路中的直流回路或者交流回路中设置有 接口装置。
116.一种应用示例为：
117.当主电路包括非隔离式并网并网逆变器01和电网02时，如图10a或10b所 示，在非隔离式并网逆变器01的逆变侧与电网02之间设置有接口装置(图10a 中以三个接口电路
200为例对接口装置进行展示)；同时，可以如图10a所示， 在接口装置中的接口电路200中，每路接口支路10的无触点开关靠近电网02； 也可以如图10b所示，在接口装置中的接口电路200中，每路接口支路10的无 触点开关远离电网02。
118.上述仅为两种应用示例，在实际情况下，包括但不限于上述一种示例， 此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的保护范围内。
119.优选的，全部接口装置中的控制器100可以集成于主电路中的控制器中； 在实际应用中，包括不限于上述优选实施方式，比如，各接口装置中的控制 器100可以独立设置，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本技术的 保护范围内。
120.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以 相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。以上所 述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本 领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示 的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为 等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本 发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍 属于本发明技术方案保护的范围内。