京硅智能@所有電力人，混合固態開關一文讀懂

2025年02月21日

在電力發展的歷史長河中，愛迪生與特斯拉的“電力之戰”曾轟轟烈烈地展開，這場直流與交流的對決，不僅推動了電力技術的發展，也奠定了現代電力系統的基礎。如今，隨著能源轉型的加速，電力系統正迎來新的“革命”，而混合固態技術正成為革命中不容忽視的力量。

隨著電網中的短路電流水平日益提高，短路電流峰值可達到100 kA以上，且短路電流上升速率di/dt極高，傳統電力系統保護設備的極限分斷能力不足，且動作時間較長，難以滿足短路故障發生時快速限流分斷的要求，混合固態技術以其低能耗、高性能的特點，巧妙地融合了機械開關和固態開關的優勢，為電力系統帶來了前所未有的創新特性。它不僅繼承了傳統機械開關的低能耗，還兼具了固態開關的快速響應能力，同時在分合時幾乎無弧、無燒蝕老化，堪稱電力系統的“全能戰士”。

一、混合固態技術：低能耗的智慧之選

想象一下，如果有一種技術能讓電力系統在正常運行時幾乎不耗電，而在故障發生時又能瞬間變身“超級英雄”，迅速隔離故障，保障系統安全。這聽起來是不是有點像科幻小說？但混合固態技術（Hybrid Solid-State Technology）就是這樣一個現實中的“超級英雄”。它通過巧妙結合機械開關和固態開關的優點，實現了低能耗與高可靠性的完美平衡。這種技術不僅節能，還能顯著降低運行成本，是電力系統的“綠色守護者”。

混合固態產品在正常工作時，電流通過主機械開關流過，幾乎不產生任何損耗，仿佛電流在“免費通行”。而一旦故障發生，它會迅速換流到并聯的固態開關，機械開關的電弧電壓被限制到固態開關的導通壓降，實現微弧甚至無弧關斷，確保故障回路有效斷開，并大幅提高機械開關的電氣壽命。同時，吸能回路（如MOV等）的加入，進一步提升了系統的安全性，能夠有效吸收故障線路中的能量并限制過電壓，保護電路免受瞬態恢復電壓的損害。

二、全控/半控與換流類型：不同的技術路徑

根據電力電子器件的類型，混合固態產品分為半控型和全控型兩種。半控型混合式開關以晶閘管作為主要元件，而全控型則采用IGBT（絕緣柵雙極晶體管）等全控型器件。它們如同技術的雙翼，各有特點，為電力系統的不同需求提供了多樣化的選擇。根據關斷原理的不同，混合固態開關分為自然換流型和強制換流型兩種。自然換流型利用機械開關的電弧電壓實現電流換流，結構簡單。強制換流型則通過固態開關實現電流的快速轉移，成本相對較高。兩種類型各有優缺點，適用于不同的應用場景。

三、京硅智能的創新應用：引領混合固態新革命

在混合固態技術領域，京硅智能始終致力于將這一先進技術應用于產品研發之中。京硅的產品不僅繼承了混合固態技術低能耗、高性能的特點，更通過創新設計，進一步提升了產品的可靠性和實用性。

以工商儲應用產品為例，工商儲對并離網切換的時間有一定要求，實際應用中，STS和SCR方案損耗很大，負載適應性差，京硅創新性地使用混合固態技術路線，推出了并離網無縫切換開關，在降低功耗的同時具備切換時間短、負載適應能力強、產品體積小等優勢，并且已與光儲行業頭部客戶展開合作，形成整套并離網無縫切換解決方案。