專利名稱：一種短路保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電壓源供電回路的短路保護電路。
由交流電壓源供電的負載種類繁多。它們可以是由R.L C構(gòu)成的各種電網(wǎng)絡(luò)，交流電動機或如半導(dǎo)體整流器等的各種功率變換電路等。這些電路一旦發(fā)生短路，由于短路回路的阻抗極低，必將產(chǎn)生上升率及峰值極大的短路電流危及短路回路中的所有元器件，包括接觸器、斷路器以及供電變壓器等。目前交流電壓源短路常用的保護方法有一、在電源側(cè)串接熔斷器。這種保護方法無法控制或改變短路回路的短路阻抗。由于短路回路的短路阻抗極低短路電流的上升率及峰值極大。短路回路中所有元器件，包括電源變壓器都必須設(shè)計成具有較大的短路電流耐量。特別當短路回路中存在半導(dǎo)體器件時，采用熔斷器的保護方法并不可靠，而且每次短路后必須更換熔斷器，使用中非常不便。二、在電源側(cè)串接能分斷短路電流的斷路器。這種方法與熔斷器一樣，亦不能限制或降低短路電流的峰值，不能降低短路回路中各元器件的設(shè)計短路電流耐量，在實際使用中時有接觸器在短路時發(fā)生觸頭熔焊的事故。同時斷路器分斷短路電流時會產(chǎn)生較大的電弧，且其電氣壽命(能分斷短路電流的次數(shù))有限，因而嚴重時會發(fā)生觸頭燒損或短路電流不能分斷的重大事故。由于短路電流極大，短路保護只能采用斷路器等有觸點開關(guān)，在實用上無法采用如晶閘管等功率電子開關(guān)以實現(xiàn)開關(guān)的無觸點化。
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能有效地降低短路電流上升率，限制短路電流值的交流電壓源供電回路的短路保護電路，不僅大大降低各電氣元器件對短路電流耐量的要求，并確保在功率電子開關(guān)能夠承受的范圍內(nèi)，可靠切斷短路電流，實現(xiàn)以無觸點開關(guān)代替有觸點開關(guān)，即實現(xiàn)功率開關(guān)器件的無觸點化。
本發(fā)明的目的是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的方案一，交流電壓源供電回路的短路保護電路是接在交流電壓源各相輸出端與負載間的由兩組反向串聯(lián)的電流源各自并聯(lián)二極管后再串聯(lián)開關(guān)所組成的電路，其中電流源的入端與并聯(lián)二極管的陰極相連，出端與并聯(lián)二極管的陽極相連，當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則僅由兩組反向串聯(lián)的電流源各自并聯(lián)二極管構(gòu)成。
方案二，交流電壓源供電回路的短路保護電路是接在交流電壓源各相輸出端與負載間的由二極管構(gòu)成的整流橋及其接于整流橋直流側(cè)的一組電流源與二極管相并聯(lián)再串聯(lián)開關(guān)所組成的電路，電流源的入端接二極管陰極，出端接二極管的陽極，當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則僅由整流橋及接于整流橋直流側(cè)的一組電流源和二極管相并聯(lián)的電路構(gòu)成。
上述兩技術(shù)方案中的開關(guān)可以是電子開關(guān)(如晶閘管等功率電子開關(guān))，也可以是電氣開關(guān)(例如接觸器、斷路器等)。通常以使用電子開關(guān)為好，以便于實現(xiàn)開關(guān)無觸點化。電流源可以采用理想電流源，也可以采用近似等效電流源，從實用角度出發(fā)，一般采用近似等效電流源，例如用電感或者用可控整流橋輸出串接電阻和電感構(gòu)成。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述。


圖1是本發(fā)明技術(shù)方案一在單相電路的接線圖；圖2是本發(fā)明技術(shù)方案一在三相電路的接線圖；圖3是本發(fā)明技術(shù)方案二在單相電路的接線圖；圖4是本發(fā)明在單相電路的應(yīng)用實例。
參照圖1、圖2，交流電壓源供電回路的短路保護電路(圖中虛線框所示)是接在交流電壓源Vs各相輸出端與負載A間的由兩組反向串聯(lián)的電流源Is1、Is2各自并聯(lián)二極管D1、D2后再串聯(lián)開關(guān)SW的電路，其中電流源的入端與并聯(lián)二極管的陰極相連，出端與并聯(lián)二極管的陽極相連，使電流源與各自并聯(lián)的二極管形成導(dǎo)電回路，當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則短路保護電路的開關(guān)SW可省去，僅由兩組反向串聯(lián)的電流源Is1、Is2各自并聯(lián)二極管D1、D2構(gòu)成。
參照圖3，交流電壓源供電回路的短路保護電路(圖中虛線框所示)是接在交流電壓源Vs輸出端與負載A間的由二極管D3～D6構(gòu)成的整流橋及其接于整流橋直流側(cè)的一組電流源Is3和二極管D相并聯(lián)再串聯(lián)開關(guān)SW的電路，電流源的入端接二極管陰極，出端接二極管的陽極，這種短路保護電路，由于經(jīng)過整流，電流為單相流通，故電流源和二極管的并聯(lián)結(jié)構(gòu)僅需一組。當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則短路保護電路的開關(guān)SW可省去，僅由電流源Is3和并聯(lián)二極管D構(gòu)成。
正常運行時，通常使電流源的電流大于負載電流的峰值，則短路保護電路中，與電流源并聯(lián)的二極管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于二極管導(dǎo)通壓降很小，可省略，故負載端壓始終等于交流電壓源電壓，加入的短路保護電路并不影響交流電壓源對負載正常穩(wěn)態(tài)供電的特性，一旦負載發(fā)生短路，當短路電流上升到電流源的電流值時，二極管就被截止，以后短路電流的上升規(guī)律就由電浪源的特性決定，由于電流源具有在電壓突變時電流不會突變的性質(zhì)，所以可以有效地降低短路電流的上升率，限制短路電流的峰值，確保在通常功率電子開關(guān)易于達到的關(guān)斷時間和條件下切斷短路電流。
在圖4所示應(yīng)用例中，以電感Lp1、Lp2作為近似電流源，接在交流電壓源Vs和負載A之間的短路保護電路是由電感Lp1、Lp2各自并聯(lián)二極管D1、D2后又串聯(lián)由反向并聯(lián)的晶閘管T1、T2構(gòu)成的電子開關(guān)組成。
本發(fā)明的短路保護電路因采用了電流不能突變的電流源，在負載發(fā)生短路時能有效地限制短路電流的上升率和短路電流值，既可靠地起到短路保護的作用，又降低交流供電回路中各元器件對短路電流耐量的要求，并使采用現(xiàn)有的功率電子開關(guān)作短路保護開關(guān)，實現(xiàn)開關(guān)的無觸點化成為可能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單。
權(quán)利要求
1.交流電壓源供電回路的短路保護電路，其特征在于它是接在交流電壓源[Vs]各相輸出端與負載[A]間的由兩組反向串聯(lián)的電流源[Is1、Is2]各自并聯(lián)二極管[D1、D2]后再串聯(lián)開關(guān)[SW]所組成的電路，其中電流源的入端與并聯(lián)二極管的陰極相連，出端與并聯(lián)二極管的陽極相連，當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則僅由兩組反向串聯(lián)的電流源各自并聯(lián)二極管構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的短路保護電路，其特征在于所說的開關(guān)[SW]是電子開關(guān)或電氣開關(guān)。
3.按權(quán)利要求1所述的短路保護電路，其特征在于所說的電流源是近似等效電流源。
4.按權(quán)利要求3所述的短路保護電路，其特征是近似等效電流源為電感或可控整流橋輸出串接電阻和電感構(gòu)成。
5.交流電壓源供電回路的短路保護電路，其特征在于它是接在交流電壓源[Vs]各相輸出端與負載[A]間的由二極管[D3～D6]構(gòu)成的整流橋及其接于整流橋直流側(cè)的一組電流源[Is3]與二極管[D]相并聯(lián)再串聯(lián)開關(guān)[SW]所組成的電路，電流源的入端接二極管陰極，出端接二極管的陽極，當交流電壓源或負載已含開關(guān)時，則僅由整流橋及接于整流橋直流側(cè)的一組電流源和二極管相并聯(lián)的電路構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求5所述的短路保護電路，其特征在于所說的開關(guān)[SW]是電子開關(guān)或電氣開關(guān)。
7.按權(quán)利要求5所述的短路保護電路，其特征在于所說的電流源是近似等效電流源。
8.按權(quán)利要求7所述的短路保護電路，其特征是近似等效電流源為電感或可控整流橋輸出串接電阻和電感構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開的短路保護電路接在交流電壓源與負載間，其或由兩組反向串聯(lián)的電流源各自并聯(lián)二極管后再串聯(lián)開關(guān)組成，或由二極管整流橋及其接于整流橋直流測的一組電流源與二極管并聯(lián)再串聯(lián)開關(guān)所組成，電流源通過二極管形成回路。由于電流源具有端壓突變時電流不突變的性質(zhì)，故在發(fā)生短路時能有效降低短路電流上升率，限制短路電流值，使元器件免受短路電流沖擊以致?lián)p壞，且可實現(xiàn)開關(guān)無觸點化，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號H02H3/08GK1158019SQ9612300
公開日1997年8月27日 申請日期1996年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月26日
發(fā)明者吳兆麟 申請人:浙江大學(xué)