开关电路、离并网电路及离并网控制方法与流程

1.本发明涉及离并网技术领域，尤其是指一种开关电路、离并网电路及离并网控制方法。


背景技术：

2.参照图1，现有的离并网电路通常包括上网电源1、电网2和接触器单元，接触器单元包括接触器触点3、接触器线包4和线包继电器5，接触器触点3连接在上网电源1与电网2之间，接触器线包4与接触器触点3连接并控制接触器触点3的闭合和断开，线包继电器5与接触器线包4连接。
3.当电网2正常工作时，线包继电器5闭合，接触器线包4带电，接触器线包4控制接触器触点3闭合，实现并网。当出现电网侧短路时，可通过控制单元6控制线包继电器5断开，接触器线包4失电，接触器触点3断开，上网电源1的输出端口短路，电压到零，上网电源1切换到电压源模式，完成并网转离网切换。其中，并网转离网时间包括三部分：
4.1、电网2故障检测时间；
5.2、线包继电器5触点分离和灭弧时间；
6.3、接触器触点3分离时间；
7.综上所述，目前的并网转离网总共所需时间约30-60ms，其中，线包继电器5操作上的滞后性增加了并网转离网时间，而较高的延迟在很大程度上意味着较高的安全风险。因此，目前亟需一种新的并网转离网方案来解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题提供一种可以实现快速并网转离网的开关电路。
9.为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电路，其包括：
10.接触器单元，所述接触器单元包括接触器触点和接触器线包，所述接触器线包与接触器触点连接并控制接触器触点的闭合和断开；
11.线包继电器，所述线包继电器与所述接触器线包连接；
12.电流快速关断单元，所述电流快速关断单元并联在所述线包继电器的两端；
13.控制单元，所述控制单元控制所述线包继电器及所述电流快速关断单元的导通和断开。
14.在本发明的一个实施例中，所述电流快速关断单元包括第一igbt和第二igbt，所述第一igbt的发射极与所述第二igbt的发射极连接，所述第一igbt的集电极与所述第二igbt的集电极分别连接在所述线包继电器的两端；或者，所述电流快速关断单元包括第一igbt和第二igbt，所述第一igbt的集电极与所述第二igbt的集电极连接，所述第一igbt的发射极与所述第二igbt的发射极分别连接在所述线包继电器的两端。
15.在本发明的一个实施例中，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合或断开，以将所述第一igbt和第二igbt所在支路双向导通或双向断开。
16.在本发明的一个实施例中，所述线包继电器为常闭状态，所述接触器触点为常开状态。
17.在本发明的一个实施例中，还包括辅助电源，所述辅助电源与所述控制单元连接，为所述控制单元供电。
18.在本发明的一个实施例中，还包括辅助电源，所述辅助电源分别与所述控制单元和所述线包继电器连接，所述辅助电源为所述控制单元和所述线包继电器供电。
19.在本发明的一个实施例中，所述电流快速关断单元的响应时间小于0.1ms。
20.本发明还提供了一种离并网电路，包括上网电源和电网，其还包括上述任一所述的开关电路，所述接触器触点连接在所述上网电源与电网之间。
21.在本发明的一个实施例中，所述控制单元控制所述线包继电器闭合后，所述接触器线包控制所述接触器触点闭合，所述上网电源与所述电网并网；当所述上网电源与电网并网后，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合，控制所述线包继电器断开。
22.在本发明的一个实施例中，当所述电网侧短路时，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时断开。
23.在本发明的一个实施例中，还包括：
24.检测单元，所述检测单元与控制单元连接，所述检测单元实时检测所述电网侧是否发生短路，所述控制单元根据所述检测单元的检测结果控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合或断开。
25.在本发明的一个实施例中，所述检测单元通过实时检测电网的电压幅值和/或瞬时有功功率来判断电网侧是否发生短路。
26.在本发明的一个实施例中，所述接触器触点包括第一接触器触点和第二接触器触点，所述第一接触器触点连接于电网的火线，所述第一接触器触点连接于电网的零线。
27.在本发明的一个实施例中，所述接触器线包与线包继电器串联后与所述电网连接，并由所述电网供电；或者，所述接触器线包与线包继电器串联后与所述上网电源连接，并由所述上网电源供电。
28.在本发明的一个实施例中，所述辅助电源与所述电网连接，所述电网为所述辅助电源供电；或者，所述辅助电源与所述上网电源连接，所述上网电源为所述辅助电源供电。
29.在本发明的一个实施例中，所述上网电源包括光伏、风能、核电或储能电源中的一种或多种。
30.本发明还提供了一种离并网控制方法，应用于上述的离并网电路，其包括以下步骤：
31.s1、控制所述线包继电器导通，所述接触器触点闭合，所述上网电源与所述电网并网；
32.s2、于所述上网电源与电网并网后，控制所述电流快速关断单元闭合，控制所述线包继电器断开。
33.在本发明的一个实施例中，还包括以下步骤：
34.s3、于所述电网侧短路时，通过所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时断开，所述第一igbt和第二igbt所在支路双向断开。
35.在本发明的一个实施例中，于步骤s3中，通过检测单元实时检测电网侧是否发生
短路。
36.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
37.本发明中的开关电路通过在线包继电器的两端并联电流快速关断单元，在检测到电网侧短路时，通过控制单元控制电流快速关断单元断开，可以省去线包继电器触点分离和灭弧时间，进而大幅降低并网转离网所需时间，有效降低安全风险。
附图说明
38.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
39.图1为现有离并网电路的连接示意图；
40.图2为本发明优选实施例中离并网电路的连接示意图；
41.图3为本发明另一优选实施例中离并网电路的连接示意图。
42.说明书附图标记说明：1、上网电源；2、电网；3、接触器触点；4、接触器线包；5、线包继电器；6、控制单元；7、第一igbt；8、第二igbt；9、辅助电源。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
44.实施例一
45.参照图2，本实施例公开了一种开关电路，其包括接触器单元、线包继电器5、电流快速关断单元和控制单元6。
46.所述接触器单元包括接触器触点3和接触器线包4，接触器线包4与接触器触点3连接并控制接触器触点3的闭合和断开，线包继电器5与接触器线包4连接，所述电流快速关断单元并联在所述线包继电器的两端，控制单元6控制线包继电器5及电流快速关断单元的导通和断开。
47.本发明中的开关电路通过在线包继电器5的两端并联电流快速关断单元，在检测到电网侧短路时，通过控制单元6控制电流快速关断单元断开，可以省去线包继电器5触点分离和灭弧时间，进而大幅降低并网转离网所需时间，有效降低安全风险。
48.在本实施例中，上述电流快速关断单元包括第一igbt7和第二igbt8，第一igbt7的发射极与第二igbt8的发射极连接，第一igbt7的集电极与第二igbt8的集电极分别连接在线包继电器5的两端。其中，将第一igbt7和第二igbt8中两个二极管背靠背连接，可以保证第一igbt7和第二igbt8所在支路在两个方向上均可以实现导通和关断，适用于交流电源场景。
49.其中，igbt的响应时间通常在微秒(μs)级别，相对于线包继电器5触点分离和灭弧时间来说，igbt的关断时间可以忽略，因此，相当于在并网转离网过程中，节省了线包继电器5触点分离和灭弧时间。
50.进一步地，所述控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时闭合或断开，以将第一igbt7和第二igbt8所在支路双向导通或双向断开。以减少电流快速关断单元整体的断开时间，进一步减少并网转离网时间。
51.其中，线包继电器5为常闭状态，接触器触点3为常开状态。即在上网电源1与电网2并网前，线包继电器5为闭合状态，接触器触点3为打开状态，当线包继电器5上电后，接触器线包4上电并控制接触器触点3闭合，上网电源1与电网2并网；然后，控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时闭合，控制线包继电器5断开。
52.进一步地，本实施例中的开关电路还包括辅助电源9，辅助电源9与控制单元6连接，为控制单元6供电。在其他实施例中，辅助电源9分别与控制单元6和线包继电器5连接，辅助电源9为控制单元6和线包继电器5供电。更进一步地，辅助电源9可以为一体式或分体式的，一体式的辅助电源可同时为控制单元6和线包继电器5供电，分体式的辅助电源可分别独立地为控制单元6和线包继电器5供电。
53.优选地，电流快速关断单元的响应时间小于0.1ms。在其他实施例中，电流快速关断单元不限于igbt，可以用其他可以实现电流快速切断的器件来替代，具体不做限制。
54.实施例二
55.本实施例公开了一种开关电路，本实施例中的开关电路与实施例一中的开关电路的区别在于：
56.在本实施例中，电流快速关断单元包括第一igbt7和第二igbt8，第一igbt7的集电极与第二igbt8的集电极连接，第一igbt7的发射极与第二igbt8的发射极分别连接在线包继电器5的两端。可以理解为：在图2的基础上，将图2中第一igbt7向右平移，将第二igbt8向左平移，使得第一igbt7的发射极与第二igbt8的发射极连接(两个二极管背靠背)，变成第一igbt7的集电极与第二igbt8的集电极连接(两个二极管面对面)。
57.实施例三
58.参照图2和3，本实施例公开了一种离并网电路，包括上网电源1和电网2，其还包括上述实施例中任一所述的开关电路，接触器触点3连接在上网电源1与电网2之间。
59.其中，控制单元6控制线包继电器5闭合后，接触器线包4控制接触器触点3闭合，上网电源1与电网2并网；当上网电源与电网2并网后，控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时闭合，控制线包继电器5断开。
60.进一步地，当电网侧短路时，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时断开。以减少电流快速关断单元整体的断开时间，进一步减少并网转离网时间。
61.进一步地，本发明中的离并网电路还包括：检测单元，检测单元与控制单元6连接，检测单元实时检测电网侧是否发生短路，控制单元6根据检测单元的检测结果控制第一igbt7和第二igbt8同时闭合或断开。具体地，当检测单位检测到电网侧发生短路时，控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时断开，当检测单元未检测到电网侧发生短路时，第一igbt7和第二igbt8保存闭合状态。
62.可选地，检测单元通过实时检测电网的电压幅值和/或瞬时有功功率来判断电网侧是否发生短路。具体地，当检测单元检测到电网的电压幅值和/或瞬时有功功率降到0，则判定电网侧发生短路。
63.进一步地，接触器触点3包括第一接触器触点和第二接触器触点，第一接触器触点连接于电网2的火线，第一接触器触点连接于电网2的零线。接触器线包4控制第一接触器触点和第二接触器触点同时断开或闭合。
64.可选地，接触器线包4与线包继电器5串联后与电网2连接，并由电网2供电；或者，
接触器线包4与线包继电器5串联后与上网电源1连接，并由上网电源1供电。可以无需设置另外的电源为线包继电器5供电。
65.亦可设置辅助电源9，辅助电源9与电网2连接，电网2为辅助电源9供电；或者，辅助电源9与上网电源1连接，上网电源1为辅助电源9供电。即辅助电源9的电可来自上网电源1或者电网2，在这里，辅助电源9起到对来自上网电源1或者电网2的电能进行存储以及转换的作用，保证输出的电能更加稳定。进一步地，辅助电源9可以是独立的，即不与上网电源1或者电网2连接，不依靠上网电源1或者电网2的电能，辅助电源9亦可独立为控制单元6供电，参照图3。更进一步地，控制单元6可以与上网电源1或者电网2连接，由上网电源1或者电网2为控制单元6供电。
66.可选地，上网电源1包括光伏、风能、核电或储能电源中的一种或多种。具体不作限制。
67.本发明中的离并网电路通过在线包继电器5的两端并联电流快速关断单元，在检测到电网侧短路时，通过控制单元6控制电流快速关断单元断开，可以省去线包继电器5触点分离和灭弧时间，进而大幅降低并网转离网所需时间，有效降低安全风险。
68.实施例四
69.本实施例公开了一种离并网控制方法，应用于上述实施例中的开关电路，该离并网控制方法包括以下步骤：
70.步骤s1、控制线包继电器5导通，接触器触点3闭合，上网电源1与电网2并网；具体地，通过控制单元6控制线包继电器5导通，线包继电器5导通后接触器线包4带电，接触器线包4控制接触器触点3闭合，实现上网电源1与电网2并网；
71.步骤s2、于上网电源1与电网2并网后，控制电流快速关断单元闭合，控制线包继电器5断开。具体地，电流快速关断单元包括第一igbt7和第二igbt8，其连接关系如实施例一和二中所述，上网电源1与电网2并网后，控制单元控制第一igbt7和第二igbt8闭合，电流经过第一igbt7和第二igbt8，然后，控制单元6控制线包继电器5断开。
72.进一步地，该离并网控制方法还包括以下步骤：
73.s3、于电网侧短路时，通过控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时断开，第一igbt7和第二igbt8所在支路双向断开。具体地，电网侧短路时，控制单元6控制第一igbt7和第二igbt8同时断开，接触器线包4上电流有效减少，接触器线包4控制接触器触点3断开，实现上网电源1与电网2并网转离网。
74.进一步地，于步骤s3中，通过检测单元实时检测电网侧是否发生短路。检测单元与控制单元6连接，检测单元实时检测电网侧是否发生短路，控制单元6根据检测单元的检测结果控制第一igbt7和第二igbt8同时闭合或断开。
75.本发明中的离并网控制方法可以大幅降低并网转离网所需时间，有效降低安全风险。
76.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种开关电路，其特征在于，包括：接触器单元，所述接触器单元包括接触器触点和接触器线包，所述接触器线包与接触器触点连接并控制接触器触点的闭合和断开；线包继电器，所述线包继电器与所述接触器线包连接；电流快速关断单元，所述电流快速关断单元并联在所述线包继电器的两端；控制单元，所述控制单元控制所述线包继电器及所述电流快速关断单元的导通和断开。2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于：所述电流快速关断单元包括第一igbt和第二igbt，所述第一igbt的发射极与所述第二igbt的发射极连接，所述第一igbt的集电极与所述第二igbt的集电极分别连接在所述线包继电器的两端；或者，所述电流快速关断单元包括第一igbt和第二igbt，所述第一igbt的集电极与所述第二igbt的集电极连接，所述第一igbt的发射极与所述第二igbt的发射极分别连接在所述线包继电器的两端。3.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于：所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合或断开，以将所述第一igbt和第二igbt所在支路双向导通或双向断开。4.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于：所述线包继电器为常闭状态，所述接触器触点为常开状态。5.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于：还包括辅助电源，所述辅助电源与所述控制单元连接，为所述控制单元供电。6.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于：还包括辅助电源，所述辅助电源分别与所述控制单元和所述线包继电器连接，所述辅助电源为所述控制单元和所述线包继电器供电。7.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于：所述电流快速关断单元的响应时间小于0.0.1ms。8.一种离并网电路，包括上网电源和电网，其特征在于：还包括如权利要求1-7任一所述的开关电路，所述接触器触点连接在所述上网电源与电网之间。9.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于：所述控制单元控制所述线包继电器闭合后，所述接触器线包控制所述接触器触点闭合，所述上网电源与所述电网并网；当所述上网电源与电网并网后，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合，控制所述线包继电器断开。10.根据权利要求9所述的离并网电路，其特征在于：当所述电网侧短路时，所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时断开。11.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于，还包括：检测单元，所述检测单元与控制单元连接，所述检测单元实时检测所述电网侧是否发生短路，所述控制单元根据所述检测单元的检测结果控制所述第一igbt和第二igbt同时闭合或断开。12.根据权利要求11所述的离并网电路，其特征在于：所述检测单元通过实时检测电网的电压幅值和/或瞬时有功功率来判断电网侧是否发生短路。13.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于：所述接触器触点包括第一接触器触点和第二接触器触点，所述第一接触器触点连接于电网的火线，所述第一接触器触点连
接于电网的零线。14.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于：所述接触器线包与线包继电器串联后与所述电网连接，并由所述电网供电；或者，所述接触器线包与线包继电器串联后与所述上网电源连接，并由所述上网电源供电。15.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于：所述辅助电源与所述电网连接，所述电网为所述辅助电源供电；或者，所述辅助电源与所述上网电源连接，所述上网电源为所述辅助电源供电。16.根据权利要求8所述的离并网电路，其特征在于：所述上网电源包括光伏、风能、核电或储能电源中的一种或多种。17.一种离并网控制方法，应用于如权利要求8所述的离并网电路，其特征在于，包括以下步骤：s1、控制所述线包继电器导通，所述接触器触点闭合，所述上网电源与所述电网并网；s2、于所述上网电源与电网并网后，控制所述电流快速关断单元闭合，控制所述线包继电器断开。18.根据权利要求17所述的离并网控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：s3、于所述电网侧短路时，通过所述控制单元控制所述第一igbt和第二igbt同时断开，所述第一igbt和第二igbt所在支路双向断开。19.根据权利要求17所述的离并网控制方法，其特征在于：于步骤s3中，通过检测单元实时检测电网侧是否发生短路。

技术总结
本发明涉及离并网技术领域，公开了一种开关电路、离并网电路及离并网控制方法。其开关电路包括接触器单元、线包继电器、电流快速关断单元和控制单元，接触器单元包括接触器触点和接触器线包，接触器线包与接触器触点连接并控制接触器触点的闭合和断开，线包继电器与接触器线包连接，电流快速关断单元并联在线包继电器的两端；控制单元控制线包继电器及电流快速关断单元的导通和断开。本发明中的开关电路通过在线包继电器的两端并联电流快速关断单元，在检测到电网侧短路时，通过控制单元控制电流快速关断单元断开，可以省去线包继电器触点分离和灭弧时间，进而大幅降低并网转离网所需时间，有效降低安全风险。有效降低安全风险。有效降低安全风险。


技术研发人员：周涛 张震 秦一进
受保护的技术使用者：上海思格源智能科技有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/11