一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，結(jié)構(gòu)為：外部的功率電路中輸入正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C一端、IGBT管的集電極C、接觸器K的輸入端相連，外部的功率電路輸出正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C的另一端、IGBT管的漏極E、接觸器K的輸出端相連；電流電壓變送電路一端與外部的功率電路輸入正極及輸出正極母線連接，另外一端與微處理器電路的AD采樣端口連接；接觸器驅(qū)動(dòng)電路一端與接觸器線包連接，另一端與微處理器電路的S1連接；IGBT管驅(qū)動(dòng)電路一端的兩個(gè)端口分別與IGBT管的G和E端連接，另一端與微處理器電路的S2端連接。本發(fā)明具有分?jǐn)酂o(wú)電弧、分?jǐn)鄷r(shí)間短、抗沖擊電流能力強(qiáng)、回路損耗低、發(fā)熱小、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能直流供電和其它需要直流供電分?jǐn)嗟膹?fù)合式接觸器，具體涉及一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論配電系統(tǒng)本身，還是最終的電力用戶(hù)都越來(lái)越普遍采用直流配電或用電設(shè)備。在電源側(cè)，分布式電源主要為光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池及微型燃?xì)廨啓C(jī)，這些電源發(fā)出的電力均為直流電或經(jīng)簡(jiǎn)單整流變?yōu)橹绷麟?，如果這些直流電直接并入直流配電網(wǎng)，則省去了大量的換流環(huán)節(jié)，從而也降低了功耗。直流配電線路的損耗低，傳輸效率高，節(jié)省線路走廊；相比于傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)，直流配電系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)容和故障隔離;直流配電系統(tǒng)理論上不需輸送無(wú)功功率，原則上也不需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可減少相應(yīng)的設(shè)備投資。作為直流自動(dòng)控制器件直流接觸器或直流電子開(kāi)關(guān)，會(huì)越來(lái)越廣泛的得到應(yīng)用。目前，市面主要用于直流自動(dòng)控制器件為直流接觸器或直流電子開(kāi)關(guān)。
[0003]其中直流接觸器是通過(guò)機(jī)械動(dòng)作將負(fù)載從直流回路中斷開(kāi)，由于直流的機(jī)械分?jǐn)鄷?huì)產(chǎn)生電弧，而且電流越大，電壓越高，滅弧就越困難，需要直流接觸器配置空間較大的滅弧室內(nèi)；而且電弧的存在延長(zhǎng)了器件開(kāi)斷故障開(kāi)斷時(shí)間；電弧產(chǎn)生的高溫將觸頭表面融化蒸發(fā)，燒壞絕緣材料，還有可能造成周?chē)扇細(xì)怏w和可燃物燃燒，造成著火或爆炸等危險(xiǎn)；由于電弧在電動(dòng)力、熱力作用下移動(dòng)，很容易造成飛弧短路和傷人或引起事故擴(kuò)大化。
[0004]直流電子開(kāi)關(guān)包含以下幾大類(lèi):大功率三級(jí)管、IGBT管、場(chǎng)效應(yīng)管和固態(tài)繼電器等種類(lèi)設(shè)備，由于直流電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通存在PN節(jié)壓降，在長(zhǎng)期通電情況下會(huì)損耗大量的電能并積累熱量，而且會(huì)降低輸電效率，如果帶較大容性負(fù)載在啟動(dòng)時(shí)會(huì)大電流沖擊，可能會(huì)造成PN節(jié)過(guò)流擊穿，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，為了散去電子開(kāi)關(guān)工作時(shí)積累的熱量，必須在電子開(kāi)關(guān)上加裝散熱片被動(dòng)散熱或散熱片+風(fēng)扇模式主動(dòng)散熱，增加了電子開(kāi)關(guān)的體積和系統(tǒng)復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，本發(fā)明的直流接觸器具有分?jǐn)酂o(wú)電弧、分?jǐn)鄷r(shí)間短、抗沖擊電流能力強(qiáng)、設(shè)備回路損耗低、發(fā)熱小、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，包括電流電壓變送電路、接觸器驅(qū)動(dòng)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、微處理器電路，其特征在于:外部的功率電路中輸入正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C一端、IGBT管的集電極C、接觸器K的輸入端相連，外部的功率電路輸出正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C的另一端、IGBT管的漏極E、接觸器K的輸出端相連；電流電壓變送電路一端與外部的功率電路輸入正極及輸出正極母線連接，另外一端與微處理器電路的AD采樣端連接;接觸器驅(qū)動(dòng)電路一端與接觸器線包連接，另一端與微處理器電路的SI連接；IGBT管驅(qū)動(dòng)電路一端的兩個(gè)端口分別與IGBT管的G和E端連接，另一端與微處理器電路的S2端連接。
[0008]所述接觸器K為爬電間距在20-40mm范圍內(nèi)，為一種無(wú)滅弧室非直流接觸器。
[0009]所述IGBT管的耐壓值為正常工作電壓2倍以上，電流為額定工作電流1.5倍以上。
[0010]所述IGBT保護(hù)電容為高頻無(wú)感薄膜電容或高頻無(wú)感陶瓷電容，耐壓值為工作電壓的2倍以上。
[0011]所述電流電壓變送電路包含電壓傳感器和電流傳感器，電流電壓變送電路為現(xiàn)有成熟電路。
[0012]所述IGBT管驅(qū)動(dòng)電路由電阻、電容、光耦隔離器TLP250、穩(wěn)壓管組成，為現(xiàn)有成熟電路。
[0013]所述接觸器驅(qū)動(dòng)電路由另一電阻、另一電容、另一光耦隔離器TLP250、二極管和場(chǎng)效應(yīng)管組成，為現(xiàn)有成熟電路。
[0014]所述微處理器電路包含微處理器、隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路、輸出端口 S1、輸出端口 S2，微處理器分別與隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路狀態(tài)顯示電路連接，并引出AD采樣端口、輸出端口SI和輸出端口 S2。隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、通信電路均為成熟電路，微處理器、隔離電源模塊直接購(gòu)買(mǎi)。
[0015]所述微處理器電路采集外部的功率電路中的電壓、電流信號(hào)；監(jiān)測(cè)記錄設(shè)備工作狀態(tài);計(jì)量外部的功率電路功率、累計(jì)電能、然后對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，外部設(shè)備通過(guò)微處理器電路的通信電路將以上數(shù)據(jù)信息讀取。
[0016]本發(fā)明的直流接觸器具有分?jǐn)酂o(wú)電弧、分?jǐn)鄷r(shí)間短、抗沖擊電流能力強(qiáng)、設(shè)備回路損耗低、發(fā)熱小、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明總電路原理圖。
[0018]圖2為本發(fā)明IGBT管驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
[0019]圖3為本發(fā)明接觸器驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
[0020]圖4為本發(fā)明微處理器輸入輸出接口電路原理圖。
[0021]圖5為本發(fā)明工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述:
[0023]如圖1所示，一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，包括電流電壓變送電路、接觸器驅(qū)動(dòng)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、微處理器電路，其特征在于:外部的功率電路中輸入正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C一端、IGBT管的集電極C、接觸器K的輸入端相連，外部的功率電路輸出正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C的另一端、IGBT管的漏極E、接觸器K的輸出端相連；電流電壓變送電路一端與外部的功率電路輸入正極及輸出正極母線連接，另外一端與微處理器電路的AD采樣端連接;接觸器驅(qū)動(dòng)電路一端與接觸器線包連接，另一端與微處理器電路的SI連接；IGBT管驅(qū)動(dòng)電路一端的兩個(gè)端口分別與IGBT管的G和E端連接，另一端與微處理器電路的S2端連接。
[0024]電流電壓變送電路:主要由電壓傳感器和電流傳感器，電流電壓變送電路為現(xiàn)有成熟電路。其主要功能是將負(fù)載工作回路的電壓電流轉(zhuǎn)換成微處理器電路識(shí)別的電信號(hào)進(jìn)行AD米樣。
[0025]IGBT管驅(qū)動(dòng)電路:如圖2所示，由電阻、電容、光耦隔離器TLP250、穩(wěn)壓管管組成，為現(xiàn)有成熟電路，其主要功能是將微處理器電路發(fā)出的信號(hào)SI進(jìn)行隔離放大，以驅(qū)動(dòng)IGBT管工作。
[0026]接觸器驅(qū)動(dòng)電路:如圖3所示，由另一電阻、另一電容、另一光耦隔離器TLP250、二極管或場(chǎng)效應(yīng)管組成，為現(xiàn)有成熟電路，其主要功能是將微處理器電路發(fā)出的信號(hào)S2進(jìn)行隔離放大，以驅(qū)動(dòng)接觸器K工作。
[0027]如圖4所示，所述微處理器電路包含微處理器、隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路、輸出端口 S1、輸出端口 S2，微處理器分別與隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路狀態(tài)顯示電路連接，并引出AD采樣端口、輸出端口 SI和輸出端口 S2。隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、通信電路均為成熟電路，微處理器、隔離電源模塊直接購(gòu)買(mǎi)。
[0028]所述微處理器電路采集外部的功率電路中的電壓、電流信號(hào)；監(jiān)測(cè)記錄設(shè)備工作狀態(tài);計(jì)量外部的功率電路功率、累計(jì)電能、然后對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，外部設(shè)備通過(guò)微處理器電路的通信電路將以上數(shù)據(jù)信息讀取。具體工作流程如圖5所示:
[0029]1.設(shè)備上電后自檢，檢測(cè)各個(gè)傳感器和電路狀態(tài)是否正常；
[0030]2.檢測(cè)端口是否有有導(dǎo)通設(shè)備信號(hào)；
[0031 ] 3.有，就閉合接觸器K;否則回到步驟I;
[0032]4.導(dǎo)通IGBT管Q，負(fù)載回路電流全部流過(guò)接觸器，IGBT管無(wú)電流。
[0033]5.檢測(cè)是否有關(guān)閉設(shè)備或故障信號(hào)，
[0034]6.有，斷開(kāi)接觸器K，否則回到步驟5;
[0035]7.關(guān)閉IGBT管Q，然后重復(fù)步驟I循環(huán)工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，包括電流電壓變送電路、接觸器驅(qū)動(dòng)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、微處理器電路，其特征在于:外部的功率電路中輸入正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C一端、IGBT管的集電極C、接觸器K的輸入端相連，外部的功率電路輸出正極母線同時(shí)與IGBT管的保護(hù)電容C的另一端、IGBT管的漏極E、接觸器K的輸出端相連；電流電壓變送電路一端與外部的功率電路輸入正極及輸出正極母線連接，另外一端與微處理器電路的AD采樣端口連接;接觸器驅(qū)動(dòng)電路一端與接觸器線包連接，另一端與微處理器電路的SI連接；IGBT管驅(qū)動(dòng)電路一端的兩個(gè)端口分別與IGBT管的G和E端連接，另一端與微處理器電路的S2端連接，具體動(dòng)作為: 1)在設(shè)備斷電狀態(tài)下，微處理器電路檢測(cè)到有閉合指令后，先閉合接觸器，然后導(dǎo)通IGBT 管； 2)在設(shè)備通電狀態(tài)下，微處理器電路檢測(cè)到有斷開(kāi)指令后，先斷開(kāi)接觸器，然后關(guān)閉IGBT 管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，其特征在于:所述接觸器K為爬電間距在20-40mm范圍內(nèi)，為一種無(wú)滅弧室非直流接觸器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，其特征在于:所述IGBT管的耐壓值為正常工作電壓2倍以上，電流為額定工作電流1.5倍以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，其特征在于:所述IGBT保護(hù)電容為高頻無(wú)感薄膜電容或高頻無(wú)感陶瓷電容，耐壓值為工作電壓的2倍以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，其特征在于:所述微處理器電路包含微處理器、隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路、輸出端口 S1、輸出端口 S2，微處理器分別與隔離輸入信號(hào)檢測(cè)電路、AD采樣端口、隔離電源模塊、通信電路狀態(tài)顯示電路連接，并引出AD采樣端口、輸出端口 SI和輸出端口 S2。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的低損耗無(wú)電弧復(fù)合式多功能直流接觸器，其特征在于:所述微處理器電路采集外部的功率電路中的電壓、電流信號(hào);監(jiān)測(cè)記錄設(shè)備工作狀態(tài);計(jì)量外部的功率電路功率、累計(jì)電能、然后對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，外部設(shè)備通過(guò)微處理器電路的通信電路將以上數(shù)據(jù)信息讀取。
【文檔編號(hào)】H01H47/00GK105938780SQ201610437321
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】汪二剛, 余飛, 謝晉暉
【申請(qǐng)人】武漢日新科技照明有限公司