電子滅弧裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明電子滅弧裝置屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別是一種適合于對機(jī)械開關(guān)作為滅弧用途的電子滅弧裝置，包括與機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)兩端并聯(lián)的功率半導(dǎo)體器件，其特征是：功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電壓檢測電路，電壓檢測電路的輸出端與控制電路連接，電壓檢測電路用于檢測觸點(diǎn)閉合；控制電路與功率半導(dǎo)體器件的控制端連接，控制電路在檢測到觸點(diǎn)閉合時(shí)提供功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號，用于觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧，本發(fā)明電子滅弧裝置具有導(dǎo)通時(shí)間短、過載能力強(qiáng)、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
電子滅弧裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明電子滅弧裝置屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別是一種適合應(yīng)用于接觸器、繼電器、斷路器及其它機(jī)械開關(guān)中作為滅弧用途的電子滅弧裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在電氣控制系統(tǒng)中，廣泛使用接觸器、繼電器、斷路器等機(jī)械開關(guān)對負(fù)載進(jìn)行接通分?jǐn)嗫刂?，但由于現(xiàn)有技術(shù)的滅弧柵，需要將分?jǐn)嚯娀±揭欢ㄩL度，才能起作用，存在滅弧效果差，分?jǐn)嘭?fù)載時(shí)電弧大，導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)容易燒損，電壽命短的缺點(diǎn)。
[0003]為此，出現(xiàn)了用于機(jī)械開關(guān)滅弧的滅弧裝置，如專利號為CN01201907.0,名稱為“電子滅弧器”的專利；專利號為CN200910306608.6，名稱為“基于光耦的混合式交流接觸器無源開關(guān)驅(qū)動控制器”，兩個(gè)專利所揭示的，采用晶閘管(功率半導(dǎo)體器件)與接觸器的觸點(diǎn)兩端并聯(lián)的方式，該電子滅弧裝置的控制電路的工作電源與接觸器的控制線圈連接，在接觸器的觸點(diǎn)閉合前，控制電路提供一個(gè)控制晶閘管導(dǎo)通的信號，用于接觸器閉合彈跳滅弧；當(dāng)接觸器的控制線圈失電，觸點(diǎn)在分?jǐn)鄷r(shí)，晶閘管導(dǎo)通，通過控制電路的濾波電容放電延時(shí)，延時(shí)關(guān)斷晶閘管導(dǎo)通的驅(qū)動信號，晶閘管截止，完成無電弧分?jǐn)噙^程。其存在以下缺點(diǎn):要達(dá)到接觸器閉合彈跳滅弧時(shí)必須在觸點(diǎn)閉合提前使晶閘管導(dǎo)通，造成晶閘管需要導(dǎo)通時(shí)間較長，并且容易受負(fù)載接通瞬間的大電流沖擊損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有電子滅弧裝置的不足之處，提供一種功率半導(dǎo)體器件在機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)導(dǎo)通時(shí)間短的電子滅弧裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來達(dá)到的:一種電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)兩端并聯(lián)的功率半導(dǎo)體器件，所述功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電壓檢測電路，所述電壓檢測電路的輸出端與控制電路連接，所述電壓檢測電路用于檢測所述觸點(diǎn)閉合；所述控制電路與所述功率半導(dǎo)體器件的控制端連接，所述控制電路在檢測到所述觸點(diǎn)閉合時(shí)提供所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號，用于所述觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧。
[0006]一種電子滅弧裝置，所述電壓檢測電路為全波電壓檢測電路。
[0007]一種電子滅弧裝置，所述電壓檢測電路的數(shù)量至少為二，包括第一電壓檢測電路、第二電壓檢測電路；所述功率半導(dǎo)體器件包括第一功率半導(dǎo)體器件、第二功率半導(dǎo)體器件；所述觸點(diǎn)數(shù)量至少為二，包括第一觸點(diǎn)、第二觸點(diǎn)；所述第一電壓檢測電路與第一功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，第一功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與第一觸點(diǎn)兩端并聯(lián)；第二電壓檢測電路與第二功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，第二功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與第二觸點(diǎn)兩端并聯(lián)。
[0008]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路包括第三電壓檢測電路；功率半導(dǎo)體器件包括第三功率半導(dǎo)體器件；觸點(diǎn)包括第三觸點(diǎn)；第三電壓檢測電路與第三功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，第三功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與第三觸點(diǎn)兩端并聯(lián)。
[0009]一種電子滅弧裝置，功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電流傳感器，電流傳感器的輸出端與控制電路連接，電流傳感器通過檢測功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流，用于檢測觸點(diǎn)斷開，控制電路在檢測到觸點(diǎn)斷開時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號。
[0010]一種電子滅弧裝置，電流傳感器為電流互感器。
[0011]一種電子滅弧裝置，控制電路通過至少一電子開關(guān)與功率半導(dǎo)體器件的驅(qū)動回路連接，驅(qū)動功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通的驅(qū)動信號由功率半導(dǎo)體器件的主回路通過由電容與電阻組成的串聯(lián)電路傳遞至功率半導(dǎo)體器件的控制極，電子開關(guān)用于控制驅(qū)動信號。
[0012]一種電子滅弧裝置，電子開關(guān)為光電耦合器。
[0013]一種電子滅弧裝置，電容與電阻組成的串聯(lián)電路通過器件并聯(lián)在晶閘管的主回路的輸入輸出兩端。
[0014]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路包括一電阻、一光電耦合器，電阻與光電耦合器的控制端連接。
[0015]一種電子滅弧裝置，控制電路內(nèi)置有可編程器件。
[0016]一種電子滅弧裝置，可編程器件為微控制器。
[0017]一種電子滅弧裝置，控制電路的輸入電源由功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入端提供。
[0018]一種電子滅弧裝置，控制電路有用于輸入機(jī)械開關(guān)同步信號的輸入端口。
[0019]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路的輸入端與功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入輸出兩端連接。
[0020]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路的輸入端與功率半導(dǎo)體器件的主回路負(fù)載端連接。
[0021]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路用于檢測觸點(diǎn)斷開，控制電路在檢測到觸點(diǎn)斷開時(shí)，提供功率半導(dǎo)體器件脈沖信號。
[0022]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路至少包括一電壓互感器。
[0023]一種電子滅弧裝置，控制電路內(nèi)置有微控制器，功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電流傳感器，電流傳感器檢測功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流，用于檢測觸點(diǎn)斷開，電壓檢測電路和電流傳感器的輸出信號傳遞至微控制器，微控制器至少有一輸出信號傳遞至功率半導(dǎo)體器件的控制端，微控制器在檢測到觸點(diǎn)閉合時(shí)提供功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號，微控制器在檢測到觸點(diǎn)斷開時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號。
[0024]一種電子滅弧裝置，電壓檢測電路用于檢測機(jī)械開關(guān)斷開，控制電路在檢測到機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)，關(guān)閉晶閘管導(dǎo)通控制信號。
[0025]一種電子滅弧裝置，功率半導(dǎo)體器件為晶閘管。
[0026]其工作原理:本發(fā)明的電子滅弧裝置，在與之并聯(lián)的機(jī)械開關(guān)閉合工作過程中，電壓檢測電路用于檢測機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)閉合，控制電路在機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)一發(fā)生閉合時(shí)，控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)的閉合彈跳滅??；機(jī)械開關(guān)斷開工作過程中，機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)先斷開，控制電路控制功率半導(dǎo)體器件截止。
[0027]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，其基于機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)在接通過程中，只要發(fā)生彈跳時(shí)才會產(chǎn)生較大的電弧，通過電壓檢測電路用于檢測機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)閉合，機(jī)械開關(guān)閉合過程中，機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)一發(fā)生閉合，電壓檢測電路再把信號傳遞給控制電路，使得控制電路控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧的目的，由機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)先閉合，控制電路再控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，大大減少了功率半導(dǎo)體器件的工作時(shí)間，以及減少接通負(fù)載大電流對功率半導(dǎo)體器件造成的沖擊，功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)間極短，即可起到對機(jī)械開關(guān)的閉合彈跳滅弧的作用，當(dāng)機(jī)械開關(guān)斷開工作過程中，機(jī)械觸點(diǎn)先斷開，控制電路控制功率半導(dǎo)體器件截止。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例之一電路原理圖。
[0029]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例之二電路原理圖。
[0030]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例之二電路原理圖。
[0031]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例之四電路原理圖。
[0032]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例之五電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例之一，為一種用于單極機(jī)械開關(guān)滅弧的電子滅弧裝置包括與機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)兩端并聯(lián)的功率半導(dǎo)體器件TRl (為一晶閘管)、控制電路
(A)、電壓檢測電路(BI)及電流互感器CT。電壓檢測電路(BI)與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路并聯(lián)，電壓檢測電路(BI)輸出端與控制電路(A)連接，電流互感器CT與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路連接，電流互感器CT檢測功率半導(dǎo)體器件TRl的導(dǎo)通電流，用于檢測機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)斷開，功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端分別與機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)兩端連接，Jl和J2分別為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，機(jī)械開關(guān)SWl為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，J3為控制電路(A)電源輸入端口。
[0034]電壓檢測電路(BI):包括限流電阻R1、光電耦合器OPTl ;光電耦合器OPTl的輸入端通過限流電阻Rl與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端并聯(lián)，光電耦合器OPTl的輸出端與控制電路㈧連接。
[0035]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)SWl滅弧為例，控制電路(A)得電，在機(jī)械開關(guān)Sffl的觸點(diǎn)斷開的情況下，電壓檢測電路(BI)輸入兩端輸入有交變電壓，其輸出端輸出高低電平脈寬較為穩(wěn)定，控制電路㈧根據(jù)電壓檢測電路(BI)提供的信號的脈寬識別出機(jī)械開關(guān)SWl的閉合，機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)出現(xiàn)閉合情況時(shí)，控制電路(A)控制功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧的目的，在對機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧過程中功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)I毫秒內(nèi)；機(jī)械開關(guān)SWl斷開的工作過程中，在電流互感器CT輸出有功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通信號時(shí)，即檢測到機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)斷開，控制電路㈧控制功率半導(dǎo)體器件TRl截止，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)斷開滅弧的目的，功率半導(dǎo)體器件TRl在斷開滅弧導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)半個(gè)周波。
[0036]在本實(shí)施例中，電壓檢測(BI)電路要采用全波電壓檢測電路，光電耦合器OPTl采用雙發(fā)光二極管光電耦合器，也可以采用二個(gè)光電耦合器輸入端反向并聯(lián)使用。
[0037]如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例之二，為一種用于單極機(jī)械開關(guān)滅弧的電子滅弧裝置，電壓檢測電路(BI)與功率半導(dǎo)體器件TRl (為一晶閘管)的主回路并聯(lián)(即與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路的輸入輸出端連接)，電流互感器CT與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路連接，檢測功率半導(dǎo)體器件TRl的導(dǎo)通電流，電流互感器CT的輸出端與控制電路(A)連接，用于檢測機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)斷開，機(jī)械開關(guān)SWl為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，J1、J2為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，控制電路㈧通過(圖2為內(nèi)置，也可以為外置)的電子開關(guān)0PT2(為一帶晶閘管輸出的光電耦合器)與功率半導(dǎo)體器件TRl的驅(qū)動回路連接，功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通的驅(qū)動信號由功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路通過由電容Cl與電阻R2組成的串聯(lián)電路傳遞給功率半導(dǎo)體器件TRl的控制極，電子開關(guān)0ΡΤ2串聯(lián)在功率半導(dǎo)體器件TRl的驅(qū)動回路中，電子開關(guān)0ΡΤ2的電壓輸入端連接有限壓器件RVl限壓，用于保護(hù)電子開關(guān)0ΡΤ2，電壓檢測電路(BI)輸出端與控制電路(A)連接，Jl和J2分別為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，J3為控制電路(A)電源輸入端口。
[0038]電壓檢測電路(BI):包括限流電阻R1、光電耦合器0ΡΤ1，光電耦合器OPTl的輸入端通過限流電阻Rl與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端并聯(lián)(即功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路的輸入輸出端連接)。
[0039]控制電路㈧:J3端口用于輸入工作電源，輸入電源經(jīng)變壓器Tl、整流電路BRl整流、電容C2和C3濾波、ICl穩(wěn)壓、電容C4和C5濾波給微控制器MCU及其相關(guān)電路供電，微控制器MCU的P0.3 口連接有LED顯示器件，用于狀態(tài)顯示，微控制器MCU的P0.1 口與電子開關(guān)0PT2的控制端連接，電流互感器CT的輸出信號經(jīng)BR2整流傳遞至微控制器MCU的P0.0 口，電壓檢測電路(BI)的輸出信號連接至微控制器MCU的P0.2 口，控制電路(A)通過電子開關(guān)0PT2與功率半導(dǎo)體器件TRl的驅(qū)動回路連接，J4端口用于輸入機(jī)械開關(guān)SWl同步信號的輸入端口，本發(fā)明電子滅弧裝置在雙電源切換或電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制應(yīng)用時(shí)，防止主回路被其他開關(guān)旁路，引起控制電路(A)誤判。
[0040]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)SWl滅弧為例，控制電路(A)得電，在機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)斷開的情況下，電壓檢測電路(BI)輸入兩端輸入有交變電壓，電壓檢測電路(BI)的光電耦合器OPTl輸出信號提供給微控制器MCU的P0.2 口，微控制器MCU通過對光電耦合器OPTl輸出的脈寬進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)保存，保留其在低電平時(shí)的脈寬時(shí)間和高電平時(shí)的脈寬時(shí)間，機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)出現(xiàn)閉合時(shí)，低電平的脈寬時(shí)間會變短和高電平的脈寬會變長，控制電路(A)的微控制器給出電子開關(guān)0PT2控制信號，用于克服機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)閉合前功率半導(dǎo)體器件TRl提前導(dǎo)通，電子開關(guān)0PT2輸出導(dǎo)通，在機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)閉合的瞬間或出現(xiàn)彈跳，將在功率半導(dǎo)體器件TRl兩端會產(chǎn)生很高的電壓上升速率，電容Cl會通過較高的驅(qū)動電流，功率半導(dǎo)體器件TRl觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧的目的；機(jī)械開關(guān)SWl斷開過程，在機(jī)械開關(guān)SWl斷開的瞬間，功率半導(dǎo)體器件TRl兩端會產(chǎn)生較高的電壓上升速率，電容Cl會通過較高的驅(qū)動電流，功率半導(dǎo)體器件TRl觸發(fā)導(dǎo)通，電流通過功率半導(dǎo)體器件TRl旁路，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)SWl無電弧斷開的目的，微控制器MCU的P0.0 口有電流互感器CT傳遞的電流信號輸入，即檢測到機(jī)械開關(guān)SWl斷開，關(guān)閉電子開關(guān)0PT2控制信號；機(jī)械開關(guān)SWl斷開過程，在機(jī)械開關(guān)SWl斷開的瞬間，其兩端剛好為電壓的零點(diǎn)，功率半導(dǎo)體器件TRl不觸發(fā)導(dǎo)通，電流不用通過功率半導(dǎo)體器件TRl旁路，此時(shí)電壓檢測電路(BI)可以用于檢測機(jī)械開關(guān)SWl斷開，微控制器MCU根據(jù)電壓檢測電路(BI)輸入的電壓信號，關(guān)閉電子開關(guān)0PT2的控制信號，功率半導(dǎo)體器件TRl不觸發(fā)導(dǎo)通也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)SWl無電弧斷開的目的。
[0041]在本實(shí)施例中，電壓檢測電路(BI)要采用全波電壓檢測電路，光電耦合器OPTl采用雙發(fā)光二極管光電耦合器，也可以采用二個(gè)光電耦合器輸入端反向并聯(lián)使用，功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路連接電流互感器CT，電流互感器CT檢測功率半導(dǎo)體器件TRl的導(dǎo)通電流，用于檢測觸點(diǎn)斷開，電壓檢測電路(BI)和電流互感器CT的輸出信號傳遞至微控制器MCU,微控制器MCU至少有一輸出信號傳遞至功率半導(dǎo)體器件TRl的控制端，微控制器MCU在檢測到機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)閉合時(shí)提供功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通控制信號，微控制器MCU在檢測到機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)斷開時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件TRl導(dǎo)通控制信號，在此微控制器MCU也可以用其它可編程器件替代，如可編程陣列等，工作原理相同。
[0042]在本實(shí)施例中具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0043]1.電容Cl、電阻R2組成的串聯(lián)電路在滅弧時(shí)起對功率半導(dǎo)體器件TRl傳遞驅(qū)動信號的作用，在機(jī)械開關(guān)SWl常開狀態(tài)下，還可以起吸收瞬間過電壓(注:該串聯(lián)電路為通過器件(限壓器件RVl)與功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路的輸入輸出端并聯(lián))，用于保護(hù)功率半導(dǎo)體器件TR1，無需另加阻容吸收電路，簡化了電路；利用電容兩端電壓不能突變的物理特征，在機(jī)械開關(guān)閉合或斷開的瞬間，產(chǎn)生很高的電壓上升速率，這里選用的電容容量很小，可零點(diǎn)幾微法到零點(diǎn)零幾微法即可，也可以通過大的電流驅(qū)動功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，具有元器件不容易損壞、可靠性高、成本低、電路簡單的優(yōu)點(diǎn)；由于在工頻條件下通過電容的工頻電流較小，采用一限壓器件或采用常閉的電子開關(guān)對通過電容的工頻電流旁路，這樣大大減輕了對電子開關(guān)的耐壓要求，降低了電子開關(guān)的成本和提高了電子開關(guān)的可靠性；
[0044]2.控制電路㈧內(nèi)置有微控制器MCU，可進(jìn)一步簡化電路。
[0045]3.功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路連接電流互感器CT，電流互感器CT檢測功率半導(dǎo)體器件TRl的導(dǎo)通電流，用于檢測觸點(diǎn)斷開，可以大大減少功率半導(dǎo)體器件TRl的分?jǐn)鄿缁〉膶?dǎo)通時(shí)間。
[0046]4.電壓檢測電路(BI)用于檢測機(jī)械開關(guān)SWl斷開，在機(jī)械開關(guān)SWl斷開的瞬間，其兩端剛好為電壓的零點(diǎn)，電流不用通過功率半導(dǎo)體器件TRl旁路，微控制器MCU根據(jù)電壓檢測電路(BI)輸入的電壓信號，關(guān)閉電子開關(guān)0PT2的控制信號，功率半導(dǎo)體器件TRl不觸發(fā)導(dǎo)通也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)SWl無電弧斷開的目的。
[0047]如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施例之三，為一種用于三相兩控式機(jī)械開關(guān)滅弧的電子滅弧裝置(注:其三相負(fù)載的一相進(jìn)線與另一相電源直接連接)，包括控制電路(A)、電流互感器CT、第一功率半導(dǎo)體器件TRl、第二功率半導(dǎo)體器件TR2、第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)。第一電壓檢測電路(BI)與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路并聯(lián)，第二電壓檢測電路(B2)與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路并聯(lián)，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)的輸出端與控制電路(A)連接，電流互感器CT與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路連接，用于檢測第二功率半導(dǎo)體器件TR2的導(dǎo)通電流，第一功率半導(dǎo)體器件TR1、第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路兩端分別與機(jī)械開關(guān)SWl的第一觸點(diǎn)SW1-1、第二觸點(diǎn)SW1-2兩端連接，Jl和J3，J2和J4分別為二相主回路的輸入輸出端點(diǎn)，機(jī)械開關(guān)SWl為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，控制電路(A)電源輸入端與二功率半導(dǎo)體TR1、TR2的主回路的輸入端連接。
[0048]第一電壓檢測電路(BI):包括限流電阻R1、光電耦合器OPTl ;光電耦合器OPTl的輸入端通過限流電阻Rl與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端并聯(lián)，光電耦合器OPTl的輸出端與控制電路㈧連接。
[0049]第二電壓檢測電路(B2):包括限流電阻R2、光電耦合器0PT2 ;光電耦合器0PT2的輸入端通過限流電阻R2與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路兩端并聯(lián)，光電耦合器0PT2的輸出端與控制電路㈧連接。
[0050]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)SWl滅弧為例，控制電路(A)得電，在機(jī)械開關(guān)Sffl的閉合工作過程中，由于三相電相位差為120度，在機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)SW1-1、SW1-2閉合前，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)輸出回路不同時(shí)截止，只要機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)SW1-USW1-2出現(xiàn)閉合情況時(shí)，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)輸出回路同時(shí)截止，控制電路(A)控制二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧的目的，在對機(jī)械開關(guān)SWl閉合彈跳滅弧過程中二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)I毫秒內(nèi)；機(jī)械開關(guān)SWl斷開的工作過程中，在電流互感器CT輸出有功率半導(dǎo)體器件TR2導(dǎo)通信號時(shí)，控制電路(A)控制二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2截止，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)斷開滅弧的目的，二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2在斷開滅弧導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)半個(gè)周波。
[0051 ] 在本實(shí)施例中，二電壓檢測電路要采用全波電壓檢測電路，光電耦合器OPTl、0PT2采用雙發(fā)光二極管光電耦合器，也可以采用二個(gè)光電耦合器輸入端反向并聯(lián)使用。
[0052]如圖4所示，本發(fā)明的實(shí)施例之四，為一種用于三相三控機(jī)械開關(guān)滅弧的電子滅弧裝置，包括控制電路(A)、電流互感器CT、第一功率半導(dǎo)體器件TRl、第二功率半導(dǎo)體器件TR2、第三功率半導(dǎo)體器件TR3、第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)、第三電壓檢測電路(B3)。第一電壓檢測電路(BI)與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路并聯(lián)，第二電壓檢測電路(B2)與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路并聯(lián)，第三電壓檢測電路(B3)與第三功率半導(dǎo)體器件TR3的主回路并聯(lián)，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)、第三電壓檢測電路(B3)的輸出端與控制電路(A)連接，電流互感器CT與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路連接，用于檢測第二功率半導(dǎo)體器件TR2的導(dǎo)通電流，功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3的主回路兩端分別與機(jī)械開關(guān)SWl的第一觸點(diǎn)SW1-1、第二觸點(diǎn)SW1-2、第三觸點(diǎn)SW1-3兩端連接，Jl和J4，J2和J5，J3和J6分別為三相主回路的輸入輸出端點(diǎn)，機(jī)械開關(guān)SWl為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，控制電路(A)電源輸入端與功率半導(dǎo)體的主回路的輸入端連接(注:可以選三功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3的其中兩只的主回路的輸入端作為電源輸入)。
[0053]第一電壓檢測電路(BI):包括限流電阻R1、光電耦合器OPTl ;光電耦合器OPTl的輸入端通過限流電阻Rl與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端并聯(lián)(即主回路的輸入輸出兩端連接)，光電耦合器OPTl的輸出端與控制電路(A)連接。
[0054]第二電壓檢測電路(B2):包括限流電阻R2、光電耦合器0PT2 ;光電耦合器0PT2的輸入端通過限流電阻R2與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路兩端并聯(lián)，光電耦合器0PT2的輸出端與控制電路㈧連接。
[0055]第三電壓檢測電路(B3):包括限流電阻R3、光電耦合器0PT3 ;光電耦合器0PT3的輸入端通過限流電阻R3與第三功率半導(dǎo)體器件TR3的主回路兩端并聯(lián)，光電耦合器0PT3的輸出端與控制電路㈧連接。
[0056]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)SWl滅弧為例，控制電路(A)得電，在機(jī)械開關(guān)Sffl的閉合工作過程中，在機(jī)械開關(guān)SWl的閉合前，由于三相電相位差為120度，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)、第三電壓檢測電路(B3)輸出回路不同時(shí)截止，只要機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)SW1-1、SW1-2、SW1_3出現(xiàn)閉合情況時(shí)，在三電壓檢測電路輸出回路同時(shí)截止時(shí)，控制電路㈧控制三功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧的目的，在對機(jī)械開關(guān)SWl閉合彈跳滅弧過程中三功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)I毫秒內(nèi)；機(jī)械開關(guān)SWl斷開的工作過程中，在電流互感器CT輸出有功率半導(dǎo)體器件TR2導(dǎo)通信號時(shí)，控制電路(A)控制三功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3截止，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)斷開滅弧的目的，三功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2、TR3在斷開滅弧導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)半個(gè)周波。
[0057]在以上四個(gè)實(shí)施例中，功率半導(dǎo)體器件采用功率半導(dǎo)體器件為晶閘管，也可以采用其他類型的半導(dǎo)體器件，工作原理相同；電流互感器與功率半導(dǎo)體器件的主回路連接，檢測功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0058]1.利用與功率半導(dǎo)體器件連接的電流互感器反饋的電流信號，用于檢測機(jī)械開關(guān)斷開，在檢測到機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)，控制電路控制功率半導(dǎo)體器件截止，實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件快速截止的目的，大大減少功率半導(dǎo)體器件在斷開滅弧過程中的工作時(shí)間。
[0059]2.由于功率半導(dǎo)體器件通過電流工作時(shí)間短僅毫秒級，功率半導(dǎo)體器件的主回路導(dǎo)線很小也可以承載極大的工作電流，因此電流互感器可選用微型電流互感器，采用穿心連接方式，也可以直接采用主回路導(dǎo)線與電流互感器串聯(lián)連接方式，電流互感器具有體積小、成本低的特點(diǎn)，方便與整個(gè)裝置作為一個(gè)整體。
[0060]如圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施例之五，為一種用于三相兩控式機(jī)械開關(guān)滅弧的電子滅弧裝置(注:其三相負(fù)載的一相進(jìn)線與另一相電源直接連接)，包括控制電路(A)、第一功率半導(dǎo)體器件TR1、第二功率半導(dǎo)體器件TR2、第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)。第一電壓檢測電路(BI)與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路并聯(lián)，第二電壓檢測電路(B2)與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路并聯(lián)，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)的輸出端與控制電路㈧連接，功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2的主回路兩端分別與機(jī)械開關(guān)SWl的第一觸點(diǎn)SW1-1、第二觸點(diǎn)SW1-2兩端連接，Jl和J3，J2和J4分別為二相主回路的輸入輸出端點(diǎn)，機(jī)械開關(guān)SWl為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，控制電路(A)電源輸入端與二功率半導(dǎo)體TR1、TR2的主回路的輸入端連接。
[0061]第一電壓檢測電路(BI):包括限流電阻R1、電壓互感器Tl ;電壓互感器Tl的輸入端通過限流電阻Rl與第一功率半導(dǎo)體器件TRl的主回路兩端并聯(lián)，電壓互感器Tl的輸出端與控制電路㈧連接。
[0062]第二電壓檢測電路(B2):包括限流電阻R2、電壓互感器T2 ;電壓互感器T2的輸入端通過限流電阻R2與第二功率半導(dǎo)體器件TR2的主回路兩端并聯(lián)，電壓互感器T2的輸出端與控制電路㈧連接。
[0063]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)SWl滅弧為例，控制電路(A)得電，在機(jī)械開關(guān)Sffl的閉合工作過程中，只要機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)SW1-USW1-2出現(xiàn)閉合情況時(shí)，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)無電信號輸出，控制電路(A)給出脈沖信號控制二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧的目的，在對機(jī)械開關(guān)SWl閉合彈跳滅弧過程中二功率半導(dǎo)體器件TRl、TR2導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)I毫秒內(nèi)；機(jī)械開關(guān)SWl斷開的工作過程中，在第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)任一輸出有電信號時(shí)，控制電路(A)給出脈沖信號控制二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械開關(guān)斷開滅弧的目的，二功率半導(dǎo)體器件TR1、TR2在斷開滅弧導(dǎo)通時(shí)間可短達(dá)半個(gè)周波。
[0064]在本實(shí)施例中，第一電壓檢測電路(BI)、第二電壓檢測電路(B2)用于檢測機(jī)械開關(guān)SWl的觸點(diǎn)SW1-USW1-2閉合和斷開，二電壓檢測電路采用了電壓互感器，對機(jī)械開關(guān)斷開檢測具有很快的響應(yīng)速度，減少了本裝置在斷開滅弧的滯后時(shí)間。
[0065]以上實(shí)施例電壓檢測電路的輸入端都是與功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入輸出兩端連接，當(dāng)負(fù)載不是為電機(jī)或電容時(shí)或不頻繁投切此類儲能負(fù)載時(shí)，電壓檢測電路輸入端可以與功率半導(dǎo)體器件的主回路負(fù)載端連接，工作原理相同；以上實(shí)施例檢測電流的電流傳感器采用了電流互感器，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，也可以其他檢測電流的電流傳感器，如霍爾傳感器等。
[0066]本發(fā)明電子滅弧裝置的控制電路由于通過對機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)閉合狀態(tài)進(jìn)行了檢測，無需通過接觸器控制線圈得到同步信號，控制電路的輸入電源可由功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入端提供的接線方式，有利于用于斷路器等無操作控制線圈的機(jī)械開關(guān)滅弧，具有接線少、適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)的觸點(diǎn)兩端并聯(lián)的功率半導(dǎo)體器件，其特征是: 所述功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電壓檢測電路，所述電壓檢測電路的輸出端與控制電路連接，所述電壓檢測電路用于檢測所述觸點(diǎn)閉合； 所述控制電路與所述功率半導(dǎo)體器件的控制端連接，所述控制電路在檢測到所述觸點(diǎn)閉合時(shí)提供所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號，用于所述觸點(diǎn)閉合彈跳滅弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路為全波電壓檢測電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路包括第一電壓檢測電路、第二電壓檢測電路；所述功率半導(dǎo)體器件包括第一功率半導(dǎo)體器件、第二功率半導(dǎo)體器件；所述觸點(diǎn)包括第一觸點(diǎn)、第二觸點(diǎn)；所述第一電壓檢測電路與所述第一功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，所述第一功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與所述第一觸點(diǎn)兩端并聯(lián)；所述第二電壓檢測電路與所述第二功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，所述第二功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與所述第二觸點(diǎn)兩端并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路包括第三電壓檢測電路；所述功率半導(dǎo)體器件包括第三功率半導(dǎo)體器件；所述觸點(diǎn)包括第三觸點(diǎn)；所述第三電壓檢測電路與所述第三功率半導(dǎo)體器件的主回路并聯(lián)，所述第三功率半導(dǎo)體器件的主回路兩端用于與所述第三觸點(diǎn)兩端并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電流傳感器，所述電流傳感器的輸出端與所述控制電路連接，所述電流傳感器通過檢測所述功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流，用于檢測所述觸點(diǎn)斷開，所述控制電路在檢測到所述觸點(diǎn)斷開時(shí)關(guān)閉所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電流傳感器為電流互感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路通過至少一電子開關(guān)與所述功率半導(dǎo)體器件的驅(qū)動回路連接，驅(qū)動所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通的驅(qū)動信號由所述功率半導(dǎo)體器件的主回路通過由電容與電阻組成的串聯(lián)電路傳遞至所述功率半導(dǎo)體器件的控制極，所述電子開關(guān)用于控制所述驅(qū)動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電子開關(guān)為光電耦合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述串聯(lián)電路通過器件并聯(lián)在所述晶閘管的主回路的輸入輸出兩端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路包括一電阻、一光電耦合器，所述電阻與所述光電耦合器的控制端連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路內(nèi)置有可編程器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述可編程器件為微控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路的輸入電源由所述功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入端提供。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路有用于輸入所述機(jī)械開關(guān)同步信號的輸入端口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路的輸入端與所述功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入輸出兩端連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路的輸入端與所述功率半導(dǎo)體器件的主回路負(fù)載端連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路用于檢測所述觸點(diǎn)斷開，所述控制電路在檢測到所述觸點(diǎn)斷開時(shí)，提供所述功率半導(dǎo)體器件脈沖信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路至少包括一電壓互感器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路內(nèi)置有微控制器，所述功率半導(dǎo)體器件的主回路連接電流傳感器，所述電流傳感器檢測所述功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流，用于檢測所述觸點(diǎn)斷開，所述電壓檢測電路和所述電流傳感器的輸出信號傳遞至所述微控制器，所述微控制器至少有一輸出信號傳遞至所述功率半導(dǎo)體器件的控制端，所述微控制器在檢測到所述觸點(diǎn)閉合時(shí)提供所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號，所述微控制器在檢測到所述觸點(diǎn)斷開時(shí)關(guān)閉所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述電壓檢測電路用于檢測所述機(jī)械開關(guān)斷開，所述控制電路在檢測到所述機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)，關(guān)閉所述晶閘管導(dǎo)通控制信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20任一權(quán)利要求所述的電子滅弧裝置，其特征是:所述功率半導(dǎo)體器件為晶閘管。
【文檔編號】H01H9/30GK104392859SQ201410719920
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】郭橋石 申請人:廣州市金矢電子有限公司