柔性电气开关技术及其应用

2016-11-22梁冲锋

中国设备工程 2016年15期

关键词：触点电磁柔性

梁冲锋

（中国人民解放军92301部队，北京 100141）

Research and Exploration | 研究与探索·工艺与技术

柔性电气开关技术及其应用

梁冲锋

（中国人民解放军92301部队，北京 100141）

目前我国在电路方面应用最为广泛的技术就是柔性电气开关技术，原因就在于其可以有效地改善低频低压电磁开关存在的隐患。

电力电子技术；电磁开关；互补式

0 引言

电子开关有直流电子开关、交流电子开关、微电子开关。从系统分析来看，混合型互补式开关是较佳的解决电磁开关缺陷的方案。电磁开关与电子开关两者优势互补，是混合型互补式开关，电磁开关承担开关稳定过程,插入电子开关技术，由电子开关解决开关动态过程。文献报道的混合型开关先天包含了两者的主要功能，具有电磁开关和固态开关的优点；附加光电耦合器对状态电隔离采样或工频电流互感器等，或者附加一些对电磁开关结构或外加辅助开关，接线方式更改等要求。以上为了满足混合型开关中两类开关互补工作，满足在时序控制上的要求。其缺点有成本高、产生新的可靠性、体积大以致于不好用，这也导致难以取代传统电器。高频开关工作方式和完全可控性是高频电力电子技术的最大特点，在电器上使用柔性方法其提供了技术支持。起动机工作原理如图1所示。

图1

1 柔性电气开关技术

柔性电气开关技术不是用一种技术取代另一种技术，而是以屏蔽方式实现互补与共存。两者互补应用，在使用中不暴露出各自的性能缺点，是借另一方优势遮盖自己的劣势，这就是电子工程中的屏蔽概念。不使用非晶闸管类器件而是用高频全控型电力电子器件, 将动态问题放在高频段处理，这是柔性电气开关技术的特点。这为应用屏蔽方法提供了技术支持。其特点是用微秒级的高频率开关电路代替不能控制的毫秒级的电磁开关。

柔性电气开关技术具有保持良好的动态与稳态工作能力，适应工作条件变化。以屏蔽方式，电磁开关中使用高频电力电子开关，使两种技术理想化互补是柔性电气开关技术。这样的优点是整体性能优良、功能更多、成本较低、用户适用。

2 柔性电力电子控制和保护开关组件

开关电源是相对线性电源说的。它的输入端直接将交流电整流变成直流电，又在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通与断，形成高频脉冲电流。在高频变压器的帮助下，输出稳定的低压直流电。

众所周知变压器的磁芯大小和它的工作频率的平方是成反比的，频率它越高铁心就会越小。这样能很大程度上减小变压器，使电源减轻重量和体积。同时由于它直接控制直流，使这种电源的效率比线性电源高得多。这样就达到节省能源的目的，受到人们的很大青睐。

但是，它也会有缺点，缺点就是电路比较复杂，维修起来困难，对电路的污染比较严重。电源噪声很大，不适用在某些低噪声电路。柔性电子电力保护与控制开关组件是一种新型的具有保护与控制两大功能的通用开关组件，是基于柔性电气开关技术而研发的。该组件能满足强弱电隔离、成本低、功能多和微型化；又可以和电磁开关相互隐藏不足，保护及保证了组件内电力电子器件的过热。以最好的相补应用成为控制目标，可以精确地控制电子开关的关闭和开通时间，使用时是以毫秒级作为电磁和电子开关互补工作时间和微秒级的电子开关对控制的迅速响应而工作的这叫与其它互补技术不同的技术方法。该组件选择与之相应的不一样的相补工作模式可以根据电磁开关实际使用条件的不同。电磁开关触点状态电隔离型实时采样技术是这些功能的基础。从现状来看，凡是电动合闸的开关，就不应该手动合闸。当遥控操作开关的时候，扳动控制的开关就不要用力操作过猛，防止损坏控制开关，还有不要返回得太快，防止时间短、开关来不及合闸。在开关合闸之前，首先确认继电保护已经按规定投入，操作之后，应该检查主它相关的信号及测量仪表指示正确。由柔性电力保护开关和电子控制组件构成是研发的新型混合型开关技术。定义开关容量以二十毫秒的电力电子器件，当其耐浪涌电流将提高一倍以上是因为导通时间T 设定在四毫秒。控制单元、高频直流变换器单元、电力电子开关单元是CS 三单元电路。具有输出稳定电压功效、工效高、体积小、能适应不同工作的电压接触、继电器线圈是因为其高频化。是其技术特征一高频化，它采用最低成本的电感电流不连续工作方式，变换器工作频率超过二十千赫兹。特征之二为触点状态电子实时检测电路。是直接利用高频变换器实现对触点状态的实时快速检测是该电路卓越的特点。FLYBACK 型变换器是其工作方式，其一端与电磁开关连接，另一端连接电子开关。实时检测触点状态和采样电压一样时，这是高频段处理方式的优越性。当造成变换器输出过载，等效于触点闭合时，使电子开关和采样绕组并联，绕组上的直流电压降低是因为过载的作用。电压低反映了导通电流，获得短路的信号、过0交流电流或开关管过载，以上几种情况可以通过已定的电路自动检测开关管主电极上的电压来实现的。不仅能提高机器的可靠性，而且能降低其成本。特意用较大功率级电子器件而降额使用为了保障工作可靠性，不像固态开关那样。对触点状态的情况可检验，根据所选定的模式，确认电磁开关与电子开关互相补时序关系的最好状态，确保了电子开关有很短的导通时间，剩余time则处于省电状态，这是微电子电路构成控制电路。对于功能来说：模拟电路处理的是模拟信号，主要完成对信号的产生、放大、变换功能；数字信号处理的是数字信号，主要实现输入与输出之间的信号量的逻辑关系。就分析方法而言：数电分析的对象是输入输出间信号的逻辑关系；而模电大多数情况下用图解法和微变等效的分析方法。微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。柔性薄膜开关如图2所示。