实施方案
[0010] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0011] 如图1所示，一种具有短路保护的IGBT高压直流固态继电器电路，包括光隔式高压直流IGBT开关电路、直流短路与过载测控电路。
[0012] 光隔式直流IGBT开关电路包括光耦IC1、驱动三极管VT1、恒流三极管VT2、IGBT管VT3、稳压管DW1、二极管D1、电感L1、稳压电容C1、保护电容C2、驱动电阻R1、恒流电阻R2、上分压电阻R3、下分压电阻R4、稳压电阻R5、保护电阻R6、负载Load，正驱动端IN+与驱动电阻R1的一端、光耦IC1发光管的阳极连接，驱动电阻R1的另一端与驱动三极管VT1的基极、恒流三极管VT2的集电极连接，光耦IC1发光管的阴极与驱动三极管VT1的集电极连接，驱动三极管VT1的射极与恒流三极管VT2的基极、恒流电阻R2的一端连接，恒流电阻R2的另一端与恒流三极管VT2的射极、负驱动端IN‑端连接，光耦IC1的输出集电极与稳压电阻R5一端、稳压管DW1的阴极、稳压电容C1的一端、辅助电源端+E1端连接，稳压电阻R5另一端与右二极管D2的阴极、电路辅负载供电端+E端、负载Load的正端+端连接，光耦IC1的输出射极与上分压电阻R3的一端连接，上分压电阻R3的另一端与下分压电阻R4的一端、IGBT管VT3的栅极、晶闸管VT4的阳极连接，IGBT管VT3的漏极与保护电阻R6的一端、电感L1的一端、左二极管D1的阳极连接，保护电阻R6的另一端与保护电容C2的一端连接，左二极管D1的阴极与电感L1的另一端、右二极管D2的阳极连接后穿过电流传感器SC1的检测孔后再与负载Load的负端‑端连接，下分压电阻R4的另一端、稳压管DW1的阳极、稳压电容C1的另一端、晶闸管VT4的阴极、IGBT管VT3的源极、保护电容C2的另一端均接地；
[0013] 直流短路与过载测控电路包括电流传感器SC1、比较器IC2、晶闸管VT4、门极电阻R7、滞环电阻R8、上拉电阻R9、滤波电阻R10、正端电阻R11、负端电阻R12、上偏压电阻R13、下偏压电阻R14、滤波电容C3，电流传感器SC1的供电端VCC端与辅助电源端+E1端连接，电流传感器SC1的地端GND端接地，电流传感器SC1的输出端OUT端与滤波电阻R10的一端连接，滤波电阻R10的另一端与滤波电容C3的一端、正端电阻R11的一端连接，滤波电容C3的另一端接地，正端电阻R11的另一端与滞环电阻R8的一端、比较器IC2的正输入端I+端连接，滞环电阻R8的另一端与比较器IC2的输出端OUT端、门极电阻R7的一端、上拉电阻R9的一端连接，门极电阻R7的另一端与晶闸管VT4的门极连接，比较器IC2的负输入端I‑端与负端电阻R12的一端连接，负端电阻R12的另一端与上偏压电阻R13的一端、下偏压电阻R14的一端连接，上偏压电阻R13的另一端与辅助电源端+E1端连接，下偏压电阻R14的另一端接地，比较器IC2的正电源端V+端与辅助电源端+E1端、上拉电阻R9的另一端连接，比较器IC2的地端GND端接地。
[0014] 本发明所使用的包括光耦IC1、比较器IC2、驱动三极管VT1、恒流三极管VT2、IBGT管VT3、晶闸管VT4、电流传感器SC1等在内的所有器件均采用现有的成熟产品，可以通过市场取得。例如：光耦采用6N136，比较器采用LM311，三极管采用C9014，IBGT管采用IRG系列IBGT管，晶闸管采用KK1‑2快速晶闸管，电流传感器采用AHKC系列电流传感器等。
[0015] 本发明中的主要电路参数配合关系如下：
[0016] 设：电流传感器SC1的输出信号为ui＝ui0+kiI0，ui0、uim分别为零电流信号与允许的最大输出信号(单位：V)，I0、I0m为被测的电流及其允许的最大值(单位：A)，ki为变换系数(单位：V/A)，E1为辅助电源电压(单位：V)，光耦发光侧电流为IF(单位：A)。
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 式中的R2为恒流电阻R2的阻值(单位：Ω)，R8、R10、R11、R13、R14分别为滞环电阻R8、滤波电阻R10、正端电阻R11、上偏压电阻R13、下偏压电阻R14的阻值(单位：Ω)。
[0021] 本发明工作过程如下：
[0022] (1)对直流负载的隔离驱动控制作用：本发明电路具有光电隔离功能，光耦IC1的发光控制侧为宽电压驱动的恒流电路，根据发光侧电流IF，按式(1)配置恒流电阻R2。该电路的正驱动端IN+端接驱动电压的正端，负驱动端IN‑端接驱动电压的负端。一般应用中，也可将正驱动端IN+端接上级控制电路的供电电压端，负驱动端IN‑端作为上级控制电路的开关控制端，则，该控制端为高电平时光耦导通，进而使IGBT管导通给负载供电；该控制端为低电平时光耦关断，进而使IGBT管关断使负载断电。IBGT的驱动控制电源由稳压电阻R5、稳压管WD1、稳压电容C1组成的辅助电源，其电压为+E1。
[0023] (2)短路或过载保护作用：因无论发生负载短路还是过载，其保护的本质是当电流超过允许的最大值时就要关断IGBT管，为此，在本发明电路的短路或过载保护中，设置允许的电流及其最大值为I0m，也是保护动作的阈值。同时配置了电感L1，防止电路电流瞬间突变，使得保护控制电路能及时进行有效的保护操作，并在电感上并联二极管D1作为续流通路。采用电流传感器SC1实时监测负载电流，一旦发现负载电流达到I0m，则在式(2)、式(3)的电路参数配合下，比较器IC2即输出高电平使晶闸管VT4导通，迫使IGBT管关断，且关断后在没有进行断电重启工作前，IGBT管始终保持关断，从而对负载短路或过载都能安全、可靠地实现保护控制作用。
