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開關裝置和開關設備的制作方法

文檔序號:12013334閱讀:339來源:國知局
開關裝置和開關設備的制作方法
本發明涉及電氣領域,具體而言,涉及一種開關裝置和開關設備。

背景技術:
作為開關特性良好的半導體器件,絕緣柵雙極型晶體管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)在電氣領域有著非常廣泛的應用。然而,在大功率高電壓的場合下,作為線路開關,單個IGBT的耐壓等級通常難以滿足要求。雖然目前出現了耐壓等級較高的IGBT,但其價格昂貴。將耐壓等級低的幾個IGBT進行串聯能有效解決單個IGBT耐壓等級低的缺陷,成本較低,受到了廣泛關注。IGBT串聯技術的關鍵在于保證每個IGBT在開通和關斷瞬間保持一致。IGBT串聯過程中還有一個重要的難點在于:多級IGBT會造成驅動電路懸浮在高電位上,并且各驅動電源參考地電位均不一致導致驅動電路隔離供電困難。目前在高壓大功率電力半導體器件的驅動控制系統中,驅動電路的供電通常采用分壓電阻取能、光纖送能、電磁饋能等方式,其中,由于采用電阻取能的供電方式可靠性較差,而采用光纖送能的供電方式成本較高,因而,現有技術中最為常見的是采用電磁饋能的供電方式。一般而言,電磁饋能的供電方式是通過電磁轉換將低電位的能量送到高壓側,但在電壓等級較高時,電磁轉換的變壓器設計難度較大,例如,系統隔離通常采用多副邊的變壓器的設計,然而,當串聯級數較多且工作電壓達到上百kV時,變壓器的設計需要考慮同樣高的隔離電壓,并且副邊各繞組之間也要求有較高的隔離電壓,從而導致變壓器的結構復雜且體積龐大。針對上述的問題,目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素:
本發明實施例提供了一種開關裝置和開關設備,以至少解決現有技術中由于通過外部電源向開關器件供電需要進行電壓隔離而造成的供電系統結構復雜且成本較高的技術問題。根據本發明實施例的一個方面,提供了一種開關裝置,包括:驅動單元,用于生成第一控制信號;開關單元,與驅動單元耦合,上述開關單元用于根據上述第一控制信號,在導通狀態和關斷狀態之間進行切換;饋能單元,并聯在上述開關單元的兩端,用于在上述開關單元處于上述關斷狀態時,利用上述開關單元的兩端之間的電位差進行充電,并根據充電后的上述饋能單元的端電壓為上述驅動單元供電。可選地,上述開關單元的兩端包括:第一連接端和第二連接端,上述開關單元還包括控制輸入端,其中,上述控制輸入端用于接收電位信號作為上述第一控制信號,其中,在上述控制輸入端的電位相對于上述第二連接端的電位的差值位于第一電壓區間時,上述第一連接端與上述第二連接端之間斷開,并形成上述開關單元的上述關斷狀態,在上述控制輸入端的電位相對于上述第二連接端的電位的差值位于第二電壓區間時,上述第一連接端與上述第二連接端之間導通,并形成上述開關單元的上述導通狀態。可選地,上述開關單元包括:絕緣柵雙極型晶體管IGBT,其中,上述第一連接端為上述IGBT的集電極,上述第二連接端為上述IGBT的發射極,上述控制輸入端為上述IGBT的柵極,其中,在上述柵極相對于上述發射極的電位差小于預定的導通電壓時,上述集電極與上述發射極斷開,在上述柵極相對于上述發射極的電位差大于或等于上述導通電壓時,上述集電極與上述發射極導通。可選地,上述開關單元還包括以下至少之一:柵極電阻,連接在上述柵極與上述驅動單元之間;柵射極電阻,連接在上述柵極與上述發射極之間;第一瞬態電壓抑制器TVS,連接在上述柵極與上述發射極之間。可選地,上述驅動單元包括:驅動模塊,用于接收第二控制信號,并對上述第二控制信號進行功率放大處理,以生成上述電位信號。可選地,上述驅動單元還包括:接收模塊,用于接收光信號,并將上述光信號轉換為電信號,以上述轉換生成的電信號作為上述第二控制信號輸送至上述驅動模塊。可選地,上述饋能單元包括:電容器,連接在上述第一連接端與上述第二連接端之間,用于在上述第一連接端與上述第二連接端之間斷開時,利用上述第一連接端與上述第二連接端之間的電位差進行充電;二極管,連接在上述第一連接端和上述第二連接端之間,其中,上述二極管的陽極與上述第一連接端直接或間接相連,上述二極管的陰極與上述第二連接端直接或間接相連,其中,上述第一連接端的電位高于上述第二連接端的電位;直流轉換器,包括正輸入端、負輸入端、正輸出端和負輸出端,其中,上述正輸入端連接在上述電容器與上述第一輸入端之間,上述負輸入端連接在上述電容器與上述第二輸入端之間,上述直流轉換器用于在上述正輸出端與上述負輸出端之間輸出恒定的電壓,并通過上述正輸出端以及上述負輸出端為上述驅動單元供電。可選地,上述饋能單元還包括以下至少之一:限流電阻,連接在上述第一連接端和上述第二連接端之間;第二TVS,并聯在上述電容器的兩端。根據本發明實施例的另一方面,提供了一種開關設備,包括:多個上述開關裝置,串聯形成為一體。可選地,上述開關設備包括:均壓單元,并聯在上述開關裝置中的開關單元的兩端,上述均壓單元用于在上述多個開關裝置之間,均衡加載在上述開關單元的兩端的電壓差。在本發明實施例中,通過饋能單元與主電路的耦合達到了在開關單元的工作電位取能的目的,進而通過饋能單元與驅動單元的耦合實現了在工作電位對驅動單元進行供電的效果,從而克服了現有技術中由于通過外部電源向開關器件供電需要進行電壓隔離而造成的供電系統結構復雜且成本較高的技術問題,進而達到了降低開關系統的復雜程度及其制造成本的技術效果。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解,構成本申請的一部分,本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明,并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1是根據本發明實施例的一種優選的開關裝置的示意圖;圖2(a)是根據本發明實施例的另一種優選的開關裝置的示意圖;圖2(b)是根據本發明實施例的又一種優選的開關裝置的示意圖;圖3是根據本發明實施例的又一種優選的開關裝置的示意圖;圖4是根據本發明實施例的又一種優選的開關裝置的示意圖;圖5是根據本發明實施例的又一種優選的開關裝置的示意圖;圖6是根據本發明實施例的一種優選的開關設備的示意圖;圖7是根據本發明實施例的另一種優選的開關設備的示意圖。具體實施方式下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。實施例1本發明實施例提供了一種可選的開關裝置,如圖1所示,該裝置包括:1)驅動單元102,用于生成第一控制信號;2)開關單元104,用于接收第一控制信號,并根據第一控制信號的狀態在導通狀態和關斷狀態之間進行切換;3)饋能單元106,并聯在開關單元104的兩端,用于在開關單元104處于關斷狀態時,利用開關單元104的兩端之間的電位差進行充電,并根據充電后的饋能單元的端電壓為驅動單元供電。作為本發明技術方案所能夠實現的技術效果之一,通過本發明實施例提供的開關裝置,顧名思義,可以對電路的導通與斷開進行控制,例如,在本發明的一些實施例中,開關單元104的兩端可以用于接入到主電路中,從而可以根據開關單元104所接收的第一控制信號實現在導通和關斷狀態之間切換,例如,在第一控制信號處于第一狀態時,開關單元104的兩端可以處于斷開狀態,在第一信號處于第二狀態時,開關元件104的兩端可以處于導通狀態。當然,這只是一種示例,本發明對此不作限定。一般而言,在本發明實施例中,上述開關裝置可以用于對主電路也即一次電路進行控制,其中,該主電路既可以為弱電線路,也可以為強電線路,如高壓配電線路等,從而可以進一步實現對強電線路的安全可靠的通斷控制。然而值得注意的是,上述主電路應視為與控制電路也即二次電路相對應的概念,且不應理解為對本發明構成了任何不必要的限制,例如,根據本發明技術方案,上述控制電路可以由驅動單元102來實現,然而在本發明的一些實施例中,該驅動單元102的工作電壓并非必然為本領域中控制電路所通常使用的特低電壓ELV(Extra-LowVoltage),其中,由驅動單元102生成并由開關單元104接收的第一控制信號也可以表現為與地之間存在較高電壓差的一個電位信號。此外,為便于描述,下文中所稱的電位信號、連接端、或裝置中某一電路節點的電位,均用于表示對地電位。當然,在本發明的實施例中,可以利用以電位信號作為控制信號的電壓型控制器件對本發明技術方案進行描述,然而這并不意味著本發明對此作出了限定,例如,在本發明的另一些實施例中,也可以通過電流型控制器件實現上述開關裝置。此外,以上對于本發明的實施環境的描述僅作為示例提出,本發明的技術方案還可以在其他場景下實施,例如,上述開關裝置的工作環境也可以為主電路以外的電路、電氣或電子設備、控制系統等,本發明對此不作任何限定。下面將通過本發明的一些實施例對上述開關裝置進行更為詳細的描述。如圖1所示,在根據本發明實施例的開關裝置中,開關單元104可以用于接收第一控制信號,并根據第一控制信號的狀態在導通狀態和關斷狀態之間進行切換,其中,作為受控的功能模塊,開關單元104的具體實現方式可以有多種。一般而言,開關單元104通常可以包括場效應管FET(FieldEffectTransistor),如金屬-氧化層-半導體-場效晶體管MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorFET),或者雙極型晶體管及其二者的結合使用,如絕緣柵雙極型晶體管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor),等。然而這并不意味著本發明對此作出了限定,例如,在本發明的另一些實施例中,開關單元104還可以包括半導體器件以外的傳統或新型開關部件。具體地,在本發明的一些實施例中,對于電壓或電位控制型的開關部件,例如,對于上述由FET或IGBT等半導體器件構成的開關單元104,上述的第一控制信號可以表現為電位信號。其中,作為一種可選的實施方式,如圖2(a)所示,開關單元104可以包括:1)第一連接端202(為便于進一步描述,以第一連接端的電位作為第一電位);2)第二連接端204(類似地,以第二連接端的電位作為第二電位);以及3)控制輸入端206,用于接收電位信號作為上述第一控制信號(類似地,以控制輸入端的電位作為第三電位),其中,在控制輸入端206的電位相對于第二連接端204的電位的差值位于第一電壓區間時,第一連接端202與第二連接端204之間斷開,并形成開關單元104的關斷狀態,在控制輸入端206的電位相對于第二連接端204的電位的差值位于第二電壓區間時,第一連接端202與第二連接端204之間導通,并形成開關單元104的導通狀態。其中,本發明對第一電壓區間和第二電壓區間的具體形式不作限定,其可以為封閉的區間,也可以為一端開放的區間,其可以為連續的區間,也可以為多個相互之間不連續的區間的組合,具體地,可以根據開關單元104的具體結構而定。值得注意的是,上述第一連接端202與第二連接端204作為上述開關單元104的兩端,應當理解為一個相對的概念,其中,第一連接端202與第二連接端204中的任一個既可以連接在電源電路的一側,也可以連接在執行機構的一側,本發明對此不作任何限定。特別地,由于上述斷開與導通狀態的切換由控制輸入端206與第二連接端204之間的電位差決定,因此,第一控制信號也可以視為從二者之間輸入,從而在本發明的一些實施例中,第二連接端204也可以視為驅動單元102與開關單元104的公共端。更具體地,在本發明實施例中,作為一種可選的方式,如圖2(b)所示,開關單元104可以包括:1)IGBT210,其中,第一連接端202可以為IGBT210的集電極212,第二連接端204可以為IGBT210的發射極214,控制輸入端206可以為IGBT210的柵極216,其中,在柵極216相對于發射極214的電位差小于預定的IGBT210的導通電壓時,集電極212與發射極214斷開,在柵極216相對于發射極214的電位差大于或等于上述導通電壓時,集電極212與發射極214導通。一般而言,本發明實施例中的IGBT210可以由大功率晶體管GTR(GiantTransistor),例如雙極型晶體管BJT(BipolarJunctionTransistor),與MOSFET的組合形成,其中,IGBT210可以同時具備GTR的較低飽和壓降與較大載流密度、以及MOSFET的較高輸入阻抗與較快開關速度的特點,從而可以在低飽和壓降的條件下,降低IGBT210的驅動功率,進而達到了上述開關裝置在高耐壓、快速通斷的脈沖功率技術等應用領域的要求。一般地,對于IGBT210而言,當柵極相對于發射極的電位差大于或等于IGBT210的導通電壓,或者說柵極閾值電壓時,在IGBT210的集電極與發射極之間的壓降,也即飽和壓降接近于零,從而可以視為二者之間導通,對應IGBT210的上述導通狀態;而當柵極相對于發射極的電位差小于IGBT210的導通電壓時,在IGBT210的集電極與發射極之間可以視為斷路,對應IGBT210的上述關斷狀態。從以上描述可知,可以通過IGBT210實現開關單元104的上述通斷功能,且可以兼顧較高輸入阻抗及較低飽和壓降的優勢,降低開關單元104的功率消耗,并獲得較為良好的開關性能。然而這并不意味著本發明對此作出了限定,在本發明實施例中,開關單元104的實現方式還可以有多種,本發明在此不作累述。可選地,如圖5所示,在本發明實施例中,開關單元104還可以包括:1)柵極電阻512,連接在柵極216與驅動單元102之間;2)柵射極電阻514,連接在柵極216與發射極214之間;3)第一瞬態電壓抑制器TVS(TransientVoltageSuppressor)516,連接在柵極216與發射極214之間。其中,柵極電阻512可以用于消除由驅動單元102輸出至柵極216的第一控制信號的驅動脈沖在柵極216與發射極214之間的容性結構和柵極回路的寄生電感構成的振蕩電路中產生的柵極振蕩。另一方面,由于柵極回路中的容性結構和寄生電感均屬于無功結構,從而柵極電阻512還可以作為功率元件分擔散熱的壓力。此外,柵極電阻512還可以用于調節IGBT210的通斷速度,從而可以達到在預定的通斷速度要求下,達到降低由于通斷速度過快導致的開關單元104中電壓和電流變化率過大所產生的較大電磁干擾的技術效果。具體地,柵極電阻512可以根據IGBT210的額定電流及其柵極驅動功率選定,本發明對此不作限定。柵射極電阻514可以用于防止由于米勒效應(MillerEffect)而導致的誤導通,并能夠釋放電荷,從而可以實現IGBT210的快速、準確的關斷。第一TVS516可以用于在柵射極間承受瞬態較高電壓或干擾電壓時,通過降低自身的工作阻抗至較低的導通值,以將電壓鉗制在預定的范圍內,從而可以達到保護IGBT210的效果。具體地,第一TVS可以為TVS二極管。應當理解的是,上述作為保護器件的柵極電阻512、柵射極電阻514、以及第一TVS既可以單獨使用,也可以相互結合使用,還可以與其他器件結合使用,從而在上述開關裝置中起到保護作用,也即,本發明的技術方案可以與為本領域的技術人員所知的其他技術手段相互結合使用。值得注意的是,上述保護器件還可以用于IGBT以外的起到類似的開關作用的半導體器件或開關部件,并起到類似的保護效果,也即,對于本發明的技術方案中的特征的等效替換、變形或者其相互結合使用,也應視為本發明所保護的范圍。此外,需要說明的是,上述實施例中對于第一連接端202和第二連接端204的區分及其與IGBT210的電極之間的對應關系,僅作為一種示例提出,以便對本發明作出更為清楚地說明,并不應理解為對本發明的限定。一般地,對于半導體器件而言,能夠以其電極作為第一連接端、第二連接端和控制輸入端,并實現上述開關功能的具體的元器件及其組態方式也可以有多種,本發明在此不作累述,當然,也不應將本發明技術方案理解為僅限于其中的某一種或數種。如圖1所示,在根據本發明實施例的開關裝置中,驅動單元102可以用于生成上述第一控制信號,并可以將該第一控制信號輸送至開關單元104,從而可以實現通過第一控制信號對開關單元104的控制。具體地,在本發明的一些實施例中,對于第一控制信號至少包括電位信號的情形,驅動單元102可以用于生成并輸出電位信號,其中,該電位信號可以輸送至上述的控制輸入端206,從而該電位信號的電位也可以通過控制輸入端206的第三電位來反映。一般而言,開關單元104需要接收一定功率以上的第一控制信號以實現在上述關斷與導通狀態之間的切換。其中,對于開關單元104的第一控制信號的輸入阻抗較小的情形,驅動單元102在生成第一控制信號之外,第一控制信號的輸出功率可以設置在預定的閾值之上,其中,可選地,如圖3所示,在本發明實施例中,驅動單元102可以包括:1)驅動模塊302,用于接收第二控制信號,并對第二控制信號進行功率放大處理,以生成電位信號。其中,第二控制信號通常可以表現為電壓信號或電流信號,然而,在本發明的一些實施例中,第二控制信號也可以包括其他類型的電信號或其他信號,例如聲、光信號等。一般而言,第二控制信號的功率可以小于第一控制信號的功率,從而可以實現利用較低的電流或電壓對工作電流或電壓較大的電路,如主電路的控制。另一方面,在本發明實施例中,驅動模塊302也可以有多種具體的實施方式,例如圖5所示,該驅動模塊302可以包括:推挽放大器,其中,該推挽放大器的電源端可以與饋能單元106的輸出端直接或間接相連,推挽放大器的輸出端中的一個與第二連接端204直接或間接相連,另一個與控制輸入端206直接或間接相連,用于將電位信號輸送至控制輸入端206,推挽放大器的輸入端用于接收電壓信號作為第二控制信號。其中,利用推挽放大器的輸出電阻較小的特點,可以實現對接收的電壓信號的功率進行放大,從而可以驅動功耗較大的負載,并可以進一步達到提高開關單元104的導通速度的效果。當然,以上只是一種示例,本發明對于驅動模塊302的具體實現方式不作任何限定,例如,也可以通過集成電路芯片實現上述對信號功率的放大作用。作為一種可選的實施方式,如圖4所示,根據本發明實施例的開關裝置中的驅動單元106還可以包括:接收模塊402,用于接收光信號,并將光信號轉換為電信號,以轉換后的電信號作為第二控制信號輸送至驅動模塊。可選地,如圖5所示,接收模塊402可以包括光電轉換器516,以將上述光信號轉換為上述電信號,其中,該電信號通常可以為電壓信號,然而在本發明的一些實施例中,也可以為電流信號,或其他種類的電信號,本發明對此不作限定。另一方面,對于上述的光電轉換器也可以有多種實現方式,在此不作累述。可選地,上述接收模塊402接收的上述光信號可以來自于圖5中示出的光纖518。在以上實施例中,通過接收模塊402與驅動模塊302的耦合,可以實現第二控制信號與第一控制信號及開關單元104的隔離,從而達到了提高上述開關裝置的操作安全性的效果。如圖1所示,在根據本發明實施例的開關裝置中,饋能單元106可以并聯在開關單元104的兩端,其中,如前所述,結合圖2,上述開關單元104的兩端可以包括第一連接端202和第二連接端204。如前所述,在本發明實施例中,開關單元104處于上述關斷狀態時,第一連接端202和第二連接端204之間斷開。在這一場景下,第一連接端202的第一電位與第二連接端204的第一電位可以為不同的電位值,例如,在主電路中,第一連接端202可以與配電網絡中的主干線路或者動力系統的電源電路相連,對應地,第二連接端204可以與分支線路或者執行機構相連,在上述關斷狀態下,第一電位通常可以高于第二電位,從而,饋能單元106可以利用二者之間的電位差進行充電以儲存電能,其中,充電后的饋能單元106的端電壓,或者說,饋能單元106的充電端的電位,可以為懸浮在第一電位和/或第二電位附近的電壓區間內的電位值。進一步地,如圖1所示,饋能單元106還可以與驅動單元102直接或間接相連,從而利用儲存的電能為驅動單元102供電。值得注意的是,作為驅動單元102的電源,饋能單元106的輸出端可以根據上述的端電壓進行輸出,從而可以通過驅動單元102直接在該端電壓,也即第一電位和/或第二電位附近的電壓區間內生成上述電位信號。在上述場景下,對于第一電位和第二電位較高的情形,可以通過饋能單元106與驅動單元102的直接連接實現對驅動單元102的供電,從而克服了從端電壓較低的外部電源向工作電位較高的開關裝置供電時所導致的問題,例如,在不同電壓等級之間進行電能變送的隔離問題等,避免了現有技術中的光纖送能或電磁饋能的供電方式的缺陷,達到了降低開關裝置的復雜程度及其制造成本的技術效果。可選地,如圖5所示,在本發明實施例中,饋能單元106可以包括:1)電容器502,連接在第一連接端202與第二連接端204之間,用于在第一連接端202與第二連接端204之間斷開時,利用第一連接端202與第二連接端204之間的電位差進行充電;2)二極管504,連接在第一連接端202和第二連接端204之間,其中,二極管504的陽極與第一連接端202直接或間接相連,二極管504的陰極與第二連接端204直接或間接相連,其中,第一連接端202的電位高于第二連接端204的電位;3)直流轉換器506,包括正輸入端、負輸入端、正輸出端和負輸出端,其中,正輸入端連接在電容器502與第一連接端202之間,負輸入端連接在電容器502與第二連接端204之間,直流轉換器用于在正輸出端與負輸出端之間輸出恒定的電壓,并通過正輸出端以及負輸出端為驅動單元102供電。其中,電容器502作為儲能器件,連接在第一連接端202和第二連接端204之間,可以利用開關單元104處于關斷狀態下的上述第一電位與上述第二電位之間的電位差進行充電,其中,在充電完成后,饋能單元106的端電壓,也即電容器502兩端的電位,可以分別與第一電位和第二電位一致。具體地,根據驅動單元的功率要求,電容器502可以選自不同種類的儲能型電容,例如鋁電解電容器,或適用于更大功率的罐型螺旋端子電容器等,本發明對此不作限定。此外,根據本發明實施例的開關裝置中的電容器502也可以由多個電容器及其與其他可行的元器件的組合形成,也即,應當將電容器502理解為具有電容特性的器件或部件。更具體地,作為一種優選的實施方式,電容器502的電容值可以根據以下公式設置:100ms(μF)]]>其中,C可以用于表示電容器502的電容值,ton可以用于表示開關單元104預設的以毫秒為單位的導通時間長度。例如,對于開關單元104的預定的導通時間為50ms的情形,電容器502的電容值可以設置為100μF,而對于預定的導通時間為200ms的情形,電容器502的電容值可以設置為200μF。其中,若上述電容值過小,則充電后的電容器502所儲存的電能將不足以維持對驅動單元102的供電,以實現開關單元104在預定的導通時間長度內的導通,另一方面,若上述電容值過大,則電容器502所儲存的電能過剩,將導致在預定的導通時間長度內放電不完全,從而在電容器502兩端容易持續存在較大的電壓差,導致充電效率的降低,以及上述開關裝置的能量損耗的增加。因此,通過上述電容值的合理選定,通過在電容值與開關單元104的導通時間之間的匹配,可以在有效地實現對開關單元104進行控制的基礎上,進一步地達到降低上述開關裝置的能量損耗的技術效果。在圖5中,二極管504可以與電容器502串聯在第一連接端202和第二連接端204之間,用于在開關單元104處于上述導通狀態時,防止電容器502通過開關單元104進行放電。具體地,如圖5所示,二極管504可以連接在電容器502與第一連接端202之間,其中,對于第一電位高于第二電位的情形,二極管504的陽極可以與第一連接端202連接,陰極可以與電容器502連接。在上述場景下,在開關單元104處于關斷狀態時,由于第一電位通常高于電容器502兩端的電位,從而二極管504處于正向導通狀態,電荷可以通過二極管504以實現對電容502的充電;在開關單元104處于導通狀態時,由于主電路導通帶來的壓降,第一電位通常將下降至電容器502的充電端的端電壓以下,從而二極管504處于反向關斷狀態,導致電容器502與開關元件104形成的放電回路斷開,限制了電容器502通過開關單元504進行放電。當然,在本發明的一些實施例中,二極管504也可以連接在電容器502與第二連接端204之間,其中,對于第一電位高于第二電位的情形,二極管504的陰極可以與第一連接端202連接,陽極可以與電容器502連接。類似地,可以在開關單元104處于關斷狀態時,實現上述充電回路的開通,以及在開關單元104處于導通狀態時,實現上述放電回路的斷開,本發明在此不作累述。在圖5中,直流轉換器506可以連接在電容器504的兩端與驅動單元102之間,用于在作為儲能器件的電容器504與驅動單元102之間傳遞電能,其中,直流轉換器506可以實現寬電壓輸入以及穩壓輸出的功能。具體地,直流轉換器506可以包括正輸入端、負輸入端、正輸出端和負輸出端,其中,在正輸入端與負輸入端之間,可以接收一個較寬的電壓區間內的電壓輸入,該電壓輸入可以由電容器504提供,而在正輸出端與負輸出端之間,可以輸出一個穩定的電壓,從而對于驅動單元102而言,直流轉換器506也可以視為一個穩壓電源。可選地,如圖5所示,在本發明的一些實施例中,饋能單元106還可以包括:1)限流電阻508,連接在第一連接端202和第二連接端204之間;2)第二TVS510,并聯在電容器502的兩端。在圖5中,限流電阻508連接在第一連接端202和電容器502之間,可以用于在開關元件104處于上述關斷狀態時,對電容器502的充電電流進行限制,從而在對電路起到保護作用的同時,降低充電過程中的功率損耗。當然,在本發明的一些實施例中,限流電阻508也可以連接在第二連接端204和電容器502之間,另一方面,限流電阻508也可以由多個電阻及其與其他元件的組合形成,本發明對此不作限定。此外,在饋能單元106中,還可以在電容器502的兩端并聯第二TVS510,其中,第二TVS510可以抑制電容器502兩端的瞬態較高電壓或者干擾電壓,從而可以避免電容器502被瞬態較高電壓擊穿,并且對與電容器502的兩端并聯的直流轉換器506的兩個輸入端之間的輸入電壓進行了限制,提高了對驅動電路102供電的可靠性,并進一步提高了上述開關裝置的可靠性。當然,上述限流電阻508和第二TVS510作為饋能單元106中的附加器件提出,還可以與其他本領域常用的可行的功能性器件結合使用,對于此類應用,仍應視為在本發明所保護的范圍之內。具體地,作為一種優選的實施方式,限流電阻508的電阻值根據以下公式設置:100Vmin≤R≤120Vmax其中,R用于表示限流電阻508的電阻值,Vmin用于表示上述的第一電位與第二電位之間的電壓差值的最小值,Vmax用于表示第一電位與第二電位之間的電壓差值的最大值。在上述阻值范圍內,既可以對電容器502的充電電流以及充電過程中的功率損耗作出有效的限制,又可以避免過長的充電時間,從而導致電容器502的兩端的電壓也即直流轉換器506的正負輸入端之間的電壓過低造成的供電能力不足的問題。本發明提供了一些優選的實施例來進一步對本發明進行解釋,但是值得注意的是,上述優選實施例只是為了更好的描述本發明,并不構成對本發明不當的限定。實施例2本發明實施例提供了一種可選的開關設備,如圖6所示,該設備可以包括:1)多個上述的開關裝置602,串聯形成為一體。一般而言,在本發明實施例中,多個開關裝置602中的開關單元204所接收的第一控制信號可以用于對開關單元104的導通和關斷的狀態進行同步地控制,從而使多個開關裝置602串聯所形成的整體可以視為一個能夠在導通和關斷狀態之間進行切換的開關。具體地,作為一種可選的實施方式,可以結合圖3和圖4中所示的兩種優選的開關裝置602的結構,實現對第一控制信號的同步,例如,驅動模塊302可以用于接收相同的或者同一第二控制信號,從而生成同步的第一控制信號。在上述場景下,在多個開關裝置602中的每一個均處于上述導通狀態下時,開關設備可以處于相對應的導通狀態,而在多個開關裝置602中的每一個均處于上述斷開狀態下時,開關設備可以處于相對應的斷開狀態,且開關設備兩端的電壓可以由多個開關裝置602來分擔,從而達到了降低開關裝置602以及其中的開關單元104的耐壓性能要求的效果,并在另一方面可以實現提高開關設備的可靠性的技術效果。可選地,如圖7所示,在本發明的一些實施例中,上述開關設備還可以包括:1)均壓單元702,并聯在所述開關裝置602中的開關單元104的兩端,所述均壓單元702用于在所述多個開關裝置602之間,均衡加載在所述開關單元104的兩端的電壓差。通過均壓單元702,可以實現對上述開關設備中的多個開關裝置602中的每一個中的開關單元104的兩端加載的電壓的均衡分配,從而可以進一步降低對于開關裝置602中加載電壓最高的一個的耐壓性能要求,并進一步提高了開關設備的可靠性。具體地,作為一種可選的實施方式,均壓單元可以包括靜態均壓模塊和動態均壓模塊。其中,靜態均壓模塊可以用于平衡如圖7中所示的多個開關單元104的兩端的靜態電壓,例如,該靜態均壓模塊可以包括并聯在多個開關單元104中的每一個的兩端的阻值相同的電阻器,優選地,該電阻器的阻值可以小于開關單元104的兩端之間的漏電電阻的阻值。當然,以上只是一種示例,本發明對此不作限定。另一方面,動態均壓模塊可以用于進行動態均壓,例如,可以用于平衡在開關單元104在上述導通狀態與關斷狀態之間進行切換所導致的電壓變動,其中,動態均壓模塊也可以通過多種方式來實現,例如反饋控制、同步變壓器控制或電壓鉗位控制,等,本發明在此不作累述。此外,根據本發明實施例的開關設備還可以與其他可行的電路或結構方面的設計,例如,上述開關設備還可以包括高壓電極和/或均壓環,從而可以達到增大高壓側的等效曲率半徑的效果,進而改善電場強度的分布,使高壓側的場強分布較為均勻,從而可以有效避免放電的發生。本發明提供了一種優選的實施例來進一步對本發明進行解釋,但是值得注意的是,該優選實施例只是為了更好的描述本發明,并不構成對本發明不當的限定。從以上的描述中,可以看出,本發明至少實現了如下技術效果:1)通過饋能單元與主電路的耦合達到了在開關單元的工作電位取能的目的;2)進而通過饋能單元與驅動單元的耦合實現了在工作電位對驅動單元進行供電的效果;3)克服了現有技術中由于通過外部電源向開關器件供電需要進行電壓隔離而造成的供電系統結構復雜且成本較高的技術問題,進而達到了降低開關系統的復雜程度及其制造成本的技術效果。以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,對于本領域的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。
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