電流監(jiān)控式電子滅弧裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明電流監(jiān)控式電子滅弧裝置屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別是一種適合于對(duì)機(jī)械開關(guān)作為滅弧用途的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)連接的功率半導(dǎo)體器件，至少一電流傳感器與機(jī)械開關(guān)連接，電流傳感器用于檢測(cè)機(jī)械開關(guān)斷開；電流傳感器的輸出端和功率半導(dǎo)體器件的控制端與控制電路連接，控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)斷開，控制功率半導(dǎo)體器件關(guān)斷，本發(fā)明電流監(jiān)控式電子滅弧裝置具有晶閘管導(dǎo)通時(shí)間短且可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
電流監(jiān)控式電子滅弧裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明電流監(jiān)控式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流監(jiān)控式電子滅弧裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在電氣控制系統(tǒng)中，廣泛使用接觸器、繼電器等機(jī)械開關(guān)對(duì)負(fù)載進(jìn)行接通分?jǐn)嗫刂?，但由于普通滅弧用途的滅弧柵，需要分?jǐn)嚯娀±揭欢ㄩL(zhǎng)度，才能起作用，存在滅弧效果差，通斷負(fù)載時(shí)電弧大，導(dǎo)致觸點(diǎn)容易燒損的缺點(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(hào)為(^01201907.0，名稱為“電子滅弧器”;專利號(hào)為⑶200910306608.6，名稱為“基于光耦的混合式交流接觸器無源開關(guān)驅(qū)動(dòng)控制器”，兩個(gè)專利所揭示的，采用晶閘管與接觸器機(jī)械開關(guān)并聯(lián)的方式，兩專利的控制電路與晶閘管控制端連接，在接觸器機(jī)械開關(guān)分?jǐn)嗲?，提供一個(gè)晶閘管導(dǎo)通控制信號(hào)，在接觸器機(jī)械開關(guān)分?jǐn)噙^程中，當(dāng)機(jī)械開關(guān)在分?jǐn)鄷r(shí)，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)通的控制信號(hào)，晶閘管截止，完成無電弧分?jǐn)噙^程，由于從接觸器的控制線圈失電到機(jī)械開關(guān)分?jǐn)?，有一段不確定延時(shí)時(shí)間，為確保機(jī)械開關(guān)分?jǐn)嘀缶чl管才關(guān)斷以保證可靠滅弧，晶閘管需要導(dǎo)通時(shí)間較長(zhǎng)(一般在幾十毫秒以上)，這種采用機(jī)械開關(guān)分?jǐn)嗪笱訒r(shí)關(guān)閉控制信號(hào)的控制方式滅弧，勢(shì)必增加晶閘管不必要多余的導(dǎo)通工作時(shí)間，晶閘管的導(dǎo)通工作時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)滅弧裝置的過載能力差、可靠性低，同時(shí)以上兩個(gè)專利的控制電路的工作電源必須由機(jī)械開關(guān)的驅(qū)動(dòng)回路提供(其作為控制電路的同步信號(hào))，這樣存在對(duì)斷路器等無驅(qū)動(dòng)回路的機(jī)械開關(guān)無法適用。


【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而提供一種功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)間短且可靠性高的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置。
[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:一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)連接的功率半導(dǎo)體器件，至少一電流傳感器與機(jī)械開關(guān)連接，電流傳感器檢測(cè)通過機(jī)械開關(guān)的電流，用于檢測(cè)機(jī)械開關(guān)斷開；電流傳感器的輸出端和功率半導(dǎo)體器件的控制端與控制電路連接；控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)，控制功率半導(dǎo)體器件關(guān)斷。
[0006]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電流傳感器用于檢測(cè)機(jī)械開關(guān)閉合；控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通。
[0007]—種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電流傳感器用于檢測(cè)機(jī)械開關(guān)閉合；控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，用于機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧。
[0008]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，控制電路內(nèi)置有微控制器，電流傳感器的輸出信號(hào)傳遞至微控制器，微控制器至少有一輸出信號(hào)傳遞至功率半導(dǎo)體器件的控制端。
[0009]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，微控制器連接有用于過載保護(hù)電流設(shè)置的輸入元件。
[0010]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，微控制器連接有顯示器件。
[0011]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由功率半導(dǎo)體器件的主回路通過電容、電阻連接至功率半導(dǎo)體器件的控制極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的回路中連接至少一電子開關(guān)，電子開關(guān)的控制端與控制電路連接。
[0012]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電子開關(guān)為光電耦合器或光電耦合器驅(qū)動(dòng)晶體管電路。
[0013]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電容與電阻組成串聯(lián)電路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由功率半導(dǎo)體器件的主回路通過串聯(lián)電路、再經(jīng)電子開關(guān)連接到功率半導(dǎo)體器件的控制極，電子開關(guān)至少連接一限壓器件，用于保護(hù)電子開關(guān)。
[0014]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電容與電阻組成串聯(lián)電路，串聯(lián)電路通過電子開關(guān)或限壓器件并聯(lián)在功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入輸出端。
[0015]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，功率半導(dǎo)體器件為單向晶閘管，包括第一單向晶閘管、第二單向晶閘管，第一單向晶閘管與第二單向晶閘管反向并聯(lián)；電子開關(guān)包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)；電容與電阻組成串聯(lián)電路，第一單向晶閘管的控制極通過第一電子開關(guān)與串聯(lián)電路一端相連接，第二單向晶閘管的控制極通過第二電子開關(guān)與串聯(lián)電路另一端相連接，第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)分別連接有第一限壓器件、第二限壓器件。
[0016]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，第一限壓器件和第二限壓器件為穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管等效器件；第一限壓器件的陰極與第一電子開關(guān)的電壓輸入端連接，第一限壓器件的陽(yáng)極與第一單向晶閘管的陰極連接；第二限壓器件的陰極與第二電子開關(guān)的電壓輸入端連接，第二限壓器件的陽(yáng)極與第二單向晶閘管的陰極連接。
[0017]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，電流傳感器為電流互感器。
[0018]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，當(dāng)電流超過功率半導(dǎo)體器件保護(hù)電流時(shí)，控制電路關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，用于保護(hù)功率半導(dǎo)體器件。
[0019]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，控制電路連接有用于保護(hù)的輸出端口，輸出端口在機(jī)械開關(guān)通過電流超過過載保護(hù)電流時(shí)，輸出一控制信號(hào)。
[0020]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，功率半導(dǎo)體器件為全控型半導(dǎo)體器件或半控型半導(dǎo)體器件，半控型半導(dǎo)體器件為晶閘管。
[0021]一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流不經(jīng)過電流傳感器。
[0022]其工作原理:機(jī)械開關(guān)連接有電流傳感器，電流傳感器檢測(cè)通過機(jī)械開關(guān)的電流；電流傳感器的輸出端和功率半導(dǎo)體器件的控制端與控制電路連接，控制電路在機(jī)械開關(guān)有電流通過時(shí)提供功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，在機(jī)械開關(guān)無電流通過時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)；由于只有機(jī)械開關(guān)閉合瞬間有電流通過時(shí)和機(jī)械開關(guān)分?jǐn)噙^程中存在導(dǎo)通電流時(shí)才會(huì)有電弧產(chǎn)生，這樣使得機(jī)械開關(guān)閉合有電流通過時(shí)控制電路給出功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，用于機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧，機(jī)械開關(guān)分?jǐn)噙^程中，通過機(jī)械開關(guān)的電流經(jīng)功率半導(dǎo)體器件旁路，實(shí)現(xiàn)無電弧分?jǐn)嗟哪康?，控制電路通過電流傳感器檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)斷開，控制電路馬上關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)。
[0023]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，電流傳感器與機(jī)械開關(guān)的主回路連接，實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械開關(guān)閉合和分?jǐn)噙^程，機(jī)械開關(guān)一旦接通，利用與機(jī)械開關(guān)連接的電流傳感器檢測(cè)的電流信號(hào)，控制電路立即提供功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，機(jī)械開關(guān)出現(xiàn)彈跳時(shí)，電流通過功率半導(dǎo)體器件旁路，實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件極短的導(dǎo)通時(shí)間快速滅弧的目的，無需功率半導(dǎo)體器件在機(jī)械開關(guān)閉合提前導(dǎo)通，避免接通瞬間負(fù)載的大電流對(duì)功率半導(dǎo)體器件造成的沖擊，大大提升了功率半導(dǎo)體器件的可靠性；機(jī)械開關(guān)分?jǐn)噙^程中，通過機(jī)械開關(guān)的電流經(jīng)功率半導(dǎo)體器件旁路，機(jī)械開關(guān)無電流通過，控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，功率半導(dǎo)體器件截止，實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件極短的導(dǎo)通時(shí)間快速滅弧的目的。本發(fā)明電流監(jiān)控式電子滅弧裝置的功率半導(dǎo)體器件采用半控型半導(dǎo)體器件如晶閘管作為滅弧器件時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間可以做到短達(dá)半個(gè)周波(平均值小于半個(gè)周波)；當(dāng)電流監(jiān)控式電子滅弧裝置的功率半導(dǎo)體器件采用全控型半導(dǎo)體器件時(shí)(如叩81、場(chǎng)效應(yīng)管等晶體管)，滅弧過程功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)間僅需微秒級(jí)，即可做到準(zhǔn)確可靠滅弧的目的，這極大提高了電子滅弧裝置的功率半導(dǎo)體器件利用率及電子滅弧裝置的可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性；由于電流傳感器與機(jī)械開關(guān)的主回路連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)械開關(guān)閉合或分?jǐn)酄顟B(tài)，控制電路的供電電源無需由機(jī)械開關(guān)的驅(qū)動(dòng)回路提供同步信號(hào)，可以方便的應(yīng)用與無驅(qū)動(dòng)回路的斷路器等機(jī)械開關(guān)中使用，不限于接觸器等帶驅(qū)動(dòng)回路機(jī)械開關(guān)，具有適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例之一電路原理圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例之二電路原理圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例之二電路原理圖。
[0027]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例之四電路原理圖。
[0028]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】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例之一，一種應(yīng)用于交流電的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)311連接的功率半導(dǎo)體器件狀1 (為一晶閘管，且為雙向晶閘管)，機(jī)械開關(guān)311連接有電流傳感器011 (為一電流互感器，圖為穿心連接也可以串聯(lián)連接，工作原理相同)，電流傳感器011用于檢測(cè)通過機(jī)械開關(guān)311的電流；電流傳感器011的輸出端和功率半導(dǎo)體器件狀1的控制端與控制電路(八)連接，與本裝置連接的機(jī)械開關(guān)為311所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，了1、12端為功率半導(dǎo)體器件狀1與機(jī)械開關(guān)311連接的共同輸入輸出端點(diǎn)，了3、了4端分別為控制電路㈧的輸入電源端和用于保護(hù)的輸出端口，控制電路㈧連接有用于過載保護(hù)電流設(shè)置的輸入元件取和顯示器件120。
[0030]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)311滅弧為例，控制電路(八)得電，顯示器件[￡0低頻閃亮，在機(jī)械開關(guān)311閉合過程中，機(jī)械開關(guān)311 —旦有電流通過，即控制電路(八)檢測(cè)(通過電流傳感器011檢測(cè))到機(jī)械開關(guān)311閉合時(shí)，提供功率半導(dǎo)體器件狀1導(dǎo)通控制信號(hào)，當(dāng)機(jī)械開關(guān)311出現(xiàn)彈跳時(shí)，電流通過功率半導(dǎo)體器件狀1旁路，實(shí)現(xiàn)閉合彈跳滅弧的目的，在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，控制電路(八)保持提供功率半導(dǎo)體器件狀1導(dǎo)通控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)顯示器件[￡0常亮，由于功率半導(dǎo)體器件181兩端電壓小于功率半導(dǎo)體器件狀1導(dǎo)通電壓，功率半導(dǎo)體器件狀1無導(dǎo)通電流；機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)噙^程中，在機(jī)械開關(guān)811分?jǐn)嗨查g電流通過功率半導(dǎo)體器件狀1旁路，機(jī)械開關(guān)311無電流通過，控制電路(八)在檢測(cè)(通過電流傳感器(:11檢測(cè))到機(jī)械開關(guān)311斷開時(shí)，關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件I[導(dǎo)通控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)顯示器件[￡0低頻閃亮，功率半導(dǎo)體器件截止，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)鄿缁〉哪康?；控制電?八)在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下通過機(jī)械開關(guān)311的電流超過控制電路(八)預(yù)設(shè)的過載保護(hù)電流時(shí)(通過過載保護(hù)電流設(shè)置的輸入元件-輸入)通過了 4端口輸出一控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)顯示器件[￡0高頻閃亮，當(dāng)通過機(jī)械開關(guān)311的電流超過控制電路(八)預(yù)設(shè)的功率半導(dǎo)體器件保護(hù)電流時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)顯示器件[￡0高頻閃亮。(注:預(yù)設(shè)的功率半導(dǎo)體器件保護(hù)電流參數(shù)由控制電路(八)內(nèi)部預(yù)設(shè)好。)
[0031〕 此實(shí)施例一中，功率半導(dǎo)體器件181采用雙向晶閘管，實(shí)際應(yīng)用中也可以采用單向晶閘管。
[0032]如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例之二，電流傳感器(:11(為一電流互感器，圖為穿心連接也可以串聯(lián)連接，工作原理相同)與機(jī)械開關(guān)311的主回路連接，檢測(cè)機(jī)械開關(guān)311的導(dǎo)通電流，機(jī)械開關(guān)311為與本裝置連接的所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，了 1、了2為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，控制電路㈧通過電子開關(guān)0911(為一帶晶閘管輸出的光電耦合器)與功率半導(dǎo)體器件181(為一晶閘管，且為雙向晶閘管)的驅(qū)動(dòng)回路連接，功率半導(dǎo)體器件狀1導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由功率半導(dǎo)體器件狀1的主回路通過由電容與電阻町組成的串聯(lián)電路傳遞給功率半導(dǎo)體器件的控制極，電子開關(guān)0？11串聯(lián)在功率半導(dǎo)體器件181的驅(qū)動(dòng)回路中，電子開關(guān)0？11的電壓輸入端連接有限壓器件-1限壓，用于保護(hù)電子開關(guān)0？11，電子開關(guān)0？11的控制端和電流互感器011的輸出端與控制電路㈧連接。
[0033]控制電路㈧:了3端口用于輸入工作電源，輸入電源經(jīng)變壓器I1、整流電路8町整流、電容02和03濾波、101穩(wěn)壓、電容04和⑶濾波給微控制器及其相關(guān)電路供電，微控制器1⑶的？0丨1 口連接有可調(diào)電阻—2，作為過載電流保護(hù)設(shè)置的輸入元件；微控制器1⑶的？0丨3 口連接有[￡0顯示器件，用于狀態(tài)顯示；微控制器1⑶的？0丨7 口輸出信號(hào)傳遞至電子開關(guān)0？11的控制端，電流傳感器011的輸出信號(hào)經(jīng)882整流傳遞至微控制器1⑶的^0.0 口，微控制器1⑶的？0.5 口輸出一控制信號(hào)通過電子開關(guān)0？12輸出至用于保護(hù)的輸出端口了4，控制電路(八)通過電子開關(guān)0？11與功率半導(dǎo)體器件181的驅(qū)動(dòng)回路連接。
[0034]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)311滅弧為例，控制電路(八)得電，顯示器件[￡0低頻閃亮，在機(jī)械開關(guān)311斷開的情況下，只要機(jī)械開關(guān)311出現(xiàn)閉合情況時(shí)，電流傳感器011的輸出信號(hào)提供給控制電路(八)的微控制器控制電路(八)的微控制器給出電子開關(guān)0？11控制信號(hào)，用于克服機(jī)械開關(guān)311閉合前功率半導(dǎo)體器件狀1提前導(dǎo)通，電子開關(guān)0？11輸出導(dǎo)通，在機(jī)械開關(guān)311閉合的瞬間或出現(xiàn)彈跳，將在功率半導(dǎo)體器件丁尺1兩端會(huì)產(chǎn)生很高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)311閉合彈跳滅弧的目的，在機(jī)械開關(guān)311閉合的狀態(tài)下，微控制器1⑶使得顯示器件[￡0常亮；機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)噙^程，在機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)嗟乃查g，功率半導(dǎo)體器件丁尺1兩端會(huì)產(chǎn)生較高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，功率半導(dǎo)體器件觸發(fā)導(dǎo)通，電流通過晶閘管狀1旁路，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)311無電弧分?jǐn)啵⒖刂破?⑶的？0丨0 口無電流傳感器011傳遞的電流信號(hào)輸入時(shí)，即檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)311斷開，微控制器關(guān)閉電子開關(guān)0？11控制信號(hào)，顯示器件[￡0低頻閃亮，在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過設(shè)定的保護(hù)電流時(shí)，微控制器的？0丨5輸出一控制信號(hào)，用于使得機(jī)械開關(guān)311斷開或驅(qū)動(dòng)其他保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過功率半導(dǎo)體器件的保護(hù)電流時(shí)，關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，用于保護(hù)功率半導(dǎo)體器件1卩1不被過載損壞，在故障情況下顯示器件120高頻閃亮。
[0035]此實(shí)施例二中，控制電路㈧采用內(nèi)置微控制器電路有利于簡(jiǎn)化電路，方便實(shí)施各種控制方法及預(yù)設(shè)各種保護(hù)參數(shù)。
[0036]如圖3所示，為本發(fā)明的實(shí)施例之三，電流傳感器011 (為一電流互感器，圖為穿心連接也可以串聯(lián)連接，工作原理相同)與機(jī)械開關(guān)311的主回路連接，檢測(cè)機(jī)械開關(guān)311的導(dǎo)通電流，機(jī)械開關(guān)311為與功率半導(dǎo)體器件181(為一晶閘管，且為雙向晶閘管)連接的機(jī)械開關(guān)，了 1、了2為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體器件181導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由功率半導(dǎo)體器件181的主回路通過限流電阻町、電容組成的串聯(lián)電路連接到其控制極(注:本實(shí)施例功率半導(dǎo)體器件為雙向晶閘管，其驅(qū)動(dòng)信號(hào)由晶閘管的主回路II極提供)，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)回路連接的電子開關(guān)0？11 (選用117、0？01219等常閉輸出光電耦合器)，電子開關(guān)0？11的控制端和電流傳感器011的輸出端與控制電路㈧連接。
[0037]控制電路㈧:了3端口用于輸入工作電源；連接的可調(diào)電阻…，作為過載電流保護(hù)設(shè)置的輸入元件；連接的[￡0顯示器件，用于狀態(tài)顯示；電流傳感器011的輸出信號(hào)連接至控制(八)，了4端口為用于保護(hù)的輸出端口，控制電路㈧通過電子開關(guān)0？11與功率半導(dǎo)體器件181的驅(qū)動(dòng)回路連接。
[0038]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)311滅弧為例，控制電路(八)得電，顯示器件[￡0低頻閃亮，在機(jī)械開關(guān)311斷開的情況下，只要機(jī)械開關(guān)311出現(xiàn)閉合情況時(shí)，電流傳感器011的輸出信號(hào)提供給控制電路(八)，控制電路㈧給出電子開關(guān)0？11控制信號(hào)，用于克服機(jī)械開關(guān)311閉合前功率半導(dǎo)體器件狀1提前導(dǎo)通，電子開關(guān)0？11輸出截止，在機(jī)械開關(guān)311閉合的瞬間或出現(xiàn)彈跳，將在功率半導(dǎo)體器件狀1兩端會(huì)產(chǎn)生很高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，功率半導(dǎo)體器件狀1觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)311閉合彈跳滅弧的目的；機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)噙^程，在機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)嗟乃查g，功率半導(dǎo)體器件丁尺1兩端會(huì)產(chǎn)生較高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，功率半導(dǎo)體器件觸發(fā)導(dǎo)通，電流通過功率半導(dǎo)體器件狀1旁路，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)鄿缁〉哪康模刂齐娐?八)在無011傳遞的電流信號(hào)輸入時(shí)，即檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)311斷開，控制電路(八)關(guān)閉電子開關(guān)0？11控制信號(hào)，在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過設(shè)定的保護(hù)電流時(shí)，控制電路㈧連接的了4端口輸出一控制信號(hào)，用于使得機(jī)械開關(guān)311斷開或驅(qū)動(dòng)其他保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過功率半導(dǎo)體器件狀1的保護(hù)電流時(shí)，關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，用于保護(hù)功率半導(dǎo)體器件不被過載損壞。注:在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，使得顯示器件1^0常亮，在機(jī)械開關(guān)311斷開狀態(tài)下，使得顯示器件[￡0低頻閃亮，故障情況下顯示器件[￡0高頻閃亮。
[0039]在此實(shí)施例中，限流電阻[用于限制通過電容瞬間過大電流，可以減少瞬間沖擊電流對(duì)功率半導(dǎo)體器件狀1、電子開關(guān)0？11的影響。
[0040]如圖4所示，為本發(fā)明的實(shí)施例之四，功率半導(dǎo)體器件為晶閘管，且為單向晶閘管，包括第一單向晶閘管3(^1、第二單向晶閘管3(^2反向并聯(lián)，機(jī)械開關(guān)311為與第一單向晶閘管％1？1、第二單向晶閘管相連接的機(jī)械開關(guān)，了1、12為主回路的輸入輸出端點(diǎn)，第一單向晶閘管控制極通過第一電子開關(guān)0911(為一光電耦合器驅(qū)動(dòng)晶體管電路)通過限流電阻[與電容組成的串聯(lián)電路一端相連接，第二單向晶閘管控制極通過第二電子開關(guān)0？12〈為一光電耦合器驅(qū)動(dòng)晶體管電路)與串聯(lián)電路的另一端相連接，第一電子開關(guān)0？11、第二電子開關(guān)0？12的電壓輸入端分別連接有第一限壓器件21 (穩(wěn)壓二極管)、第二限壓器件22(穩(wěn)壓二極管)，第一限壓器件21的陰極與第一電子開關(guān)0？11的電壓輸入端連接，第一限壓器件21的陽(yáng)極與第一單向晶閘管的陰極連接，第二限壓器件22的陰極與第二電子開關(guān)0？12的電壓輸入端連接，第二限壓器件22的陽(yáng)極與第二單向晶閘管的陰極連接，限流電阻町用于限制通過電容瞬間過大電流，減少瞬間電流對(duì)第一單向晶閘管3(^1、第二單向晶閘管3(^2、第一電子開關(guān)0？11、第二電子開關(guān)0？12的沖擊影響，第一電子開關(guān)0？11、第二電子開關(guān)0？12與控制電路(八)連接。
[0041]控制電路㈧:了3端口用于輸入工作電源；連接的可調(diào)電阻…，作為過載電流保護(hù)輸入元件；連接的[￡0顯示器件，用于狀態(tài)顯示；電流傳感器011的輸出信號(hào)連接至控制電路00，了4端口為保護(hù)輸出端口，控制電路㈧通過第一電子開關(guān)0？11、第二電子開關(guān)0？丁2與第一單向晶閘管3(^1、第二單向晶閘3(^2的驅(qū)動(dòng)回路連接。(注:圖4的控制電路⑷的內(nèi)部電路，可以采用圖2控制電路㈧內(nèi)置微控制器的電路。)
[0042]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)311滅弧為例，控制電路㈧得電，在機(jī)械開關(guān)811斷開的情況下，只要機(jī)械開關(guān)311出現(xiàn)閉合情況時(shí)，電流傳感器011的輸出信號(hào)提供給控制電路(八)，控制電路㈧給出電子開關(guān)0？11、0？12控制信號(hào)，用于克服機(jī)械開關(guān)311閉合前第一單向晶閘管3(^1、第二單向晶閘3(^2提前導(dǎo)通，在機(jī)械開關(guān)311閉合的瞬間或出現(xiàn)彈跳，將在第一單向晶閘管、第二單向晶閘兩端會(huì)產(chǎn)生很高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，根據(jù)當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電流的方向相對(duì)應(yīng)的第一單向晶閘管3(^1、第二單向晶閘觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)311閉合彈跳滅弧的目的；機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)噙^程，在機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)嗟乃查g，第一單向晶閘管、第二單向晶閘兩端會(huì)產(chǎn)生較高的電壓上升速率，電容會(huì)通過較高的驅(qū)動(dòng)電流，第一單向晶閘管％1？1、第二單向晶閘801？2根據(jù)當(dāng)時(shí)相對(duì)應(yīng)的電流方向觸發(fā)導(dǎo)通，電流通過相對(duì)應(yīng)的第一單向晶閘管％1？1、第二單向晶閘旁路，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)鄿缁〉哪康?，控制電?八)無電流傳感器011傳遞的電流信號(hào)輸入時(shí)，即檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)311斷開，控制電路(八)關(guān)閉電子開關(guān)0？丁1、0？12控制信號(hào)，在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過設(shè)定的保護(hù)電流時(shí)，控制電路(八)連接的了4端口輸出一控制信號(hào)，用于使得機(jī)械開關(guān)311斷開或驅(qū)動(dòng)其他保護(hù)開關(guān)動(dòng)作，如檢測(cè)到通過機(jī)械開關(guān)311電流超過第一單向晶閘管第二單向晶閘的保護(hù)電流時(shí)，關(guān)閉晶閘管％1？1、801？2導(dǎo)通控制信號(hào)，用于保護(hù)第一單向晶閘管第二單向晶閘不被過載損壞，注:在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，使得顯示器件120常亮，在機(jī)械開關(guān)311斷開狀態(tài)下，使得顯示器件1^0低頻閃亮，故障情況下顯示器件[￡0高頻閃亮。
[0043]在實(shí)施例之二、三和四中的本發(fā)明電流監(jiān)控式滅弧裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044]1.電容01、電阻81組成的串聯(lián)電路在滅弧時(shí)對(duì)晶閘管(晶閘管為單向晶閘管或雙向晶閘管)傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該串聯(lián)電路通過限壓器件(如實(shí)施例二和四)或電子開關(guān)(如實(shí)施例三)并聯(lián)在晶閘管的主回路的輸入輸出兩端，在晶閘管截止?fàn)顟B(tài)下，還可以起吸收瞬間過電壓作用，保護(hù)晶閘管，無需另加阻容吸收電路，簡(jiǎn)化了電路。
[0045]2.由于在工頻條件下通過電容的工頻電流較小，采用限壓器件(見圖2、圖4)或電子開關(guān)(見圖3)對(duì)通過電容的工頻電流進(jìn)行旁路，這樣大大減輕了對(duì)電子開關(guān)的耐壓要求和降低了電子開關(guān)兩端的如/也，電子開關(guān)的額定耐壓值可選用小于機(jī)械開關(guān)兩端的工作電壓，降低了電子開關(guān)的成本和提高了電子開關(guān)的可靠性。
[0046]3.在機(jī)械開關(guān)閉合彈跳或分?jǐn)鄷r(shí)，電容兩端會(huì)產(chǎn)生較高如/也，電容在其兩端出現(xiàn)高的電壓上升速率時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的電流通過，設(shè)計(jì)電容容值可以很小，在機(jī)械開關(guān)常開的狀態(tài)小通過電容的電流小于晶閘管的觸發(fā)電流。
[0047]以上實(shí)施例中，通過電流傳感器011對(duì)通過機(jī)械開關(guān)311的電流進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)的了解電流的變化情況，在機(jī)械開關(guān)311的電流超過控制電路(八)預(yù)設(shè)的過載保護(hù)電流時(shí)，輸出一控制信號(hào)，有利于對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)供電電路進(jìn)行有效保護(hù)；當(dāng)通過機(jī)械開關(guān)311的電流超過控制電路(八)預(yù)設(shè)的功率半導(dǎo)體器件保護(hù)電流時(shí)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，有利于在機(jī)械開關(guān)311輸出端負(fù)載短路等情況下造成很大過流時(shí)，防止超出功率半導(dǎo)體器件極限過電流時(shí)，保護(hù)功率半導(dǎo)體器件不被損壞。
[0048]如圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施例之五，其包括與機(jī)械開關(guān)311連接的功率半導(dǎo)體器件01 (為一場(chǎng)效應(yīng)管)，機(jī)械開關(guān)311連接有電流傳感器011 (圖5為一電流互感器，011為穿心連接，也可以串聯(lián)連接，工作原理相同)，電流傳感器011用于檢測(cè)通過機(jī)械開關(guān)311的電流；電流傳感器011的輸出端和功率半導(dǎo)體器件的控制端與控制電路(八)連接，與本裝置連接的機(jī)械開關(guān)為311所需滅弧的機(jī)械開關(guān)，了 1、了2端為功率半導(dǎo)體器件與機(jī)械開關(guān)811連接的共同輸入輸出端點(diǎn)，其中了1端為正電輸入端、12端為輸出端，13端為控制電路(八)的輸入電源端，控制電路(八)連接有顯示器件120。
[0049]工作過程:按本裝置用于機(jī)械開關(guān)311滅弧為例，控制電路(八)得電，機(jī)械開關(guān)811閉合，機(jī)械開關(guān)311有電流通過時(shí)，電流傳感器011輸出一脈沖信號(hào)，控制電路㈧提供功率半導(dǎo)體器件以導(dǎo)通控制信號(hào)，當(dāng)機(jī)械開關(guān)311出現(xiàn)彈跳時(shí)，電流通過功率半導(dǎo)體器件01旁路，實(shí)現(xiàn)閉合彈跳滅弧的目的，在機(jī)械開關(guān)311閉合狀態(tài)下，控制電路(八)保持提供功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，由于功率半導(dǎo)體器件兩端電壓小于功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通電壓，功率半導(dǎo)體器件無導(dǎo)通電流；機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)噙^程中，在機(jī)械開關(guān)311分?jǐn)嗨查g電流通過功率半導(dǎo)體器件旁路，機(jī)械開關(guān)311無電流通過，由于通過電流傳感器^11的電流發(fā)生了突變，電流傳感器011感應(yīng)輸出一脈沖信號(hào)，控制電路(八)關(guān)閉功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，功率半導(dǎo)體器件截止，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)鄿缁〉哪康摹?br> [0050]此實(shí)施例五中，功率半導(dǎo)體器件采用場(chǎng)效應(yīng)管，實(shí)際應(yīng)用中也可以采用三極管、叩81等全控型半導(dǎo)體器件，在投切帶感性的負(fù)載時(shí)，可以在功率半導(dǎo)體器件以反方向并聯(lián)二極管保護(hù)功率半導(dǎo)體器件或選用內(nèi)置有二極管的功率半導(dǎo)體器件，在此實(shí)施例中電流傳感器011采用普通電流互感器檢測(cè)直流電流的閉合和分?jǐn)?，具有成本低、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
[0051]以上實(shí)施例為方便理解本發(fā)明的技術(shù)方案僅采用了單極機(jī)械開關(guān)的滅弧進(jìn)行描述，在多極開關(guān)的應(yīng)用時(shí)，只要增加功率半導(dǎo)體器件等相應(yīng)部件的路數(shù)即可，工作原理相同。
[0052]以上實(shí)施例電流傳感器用于檢測(cè)機(jī)械開關(guān)閉合，控制電路在檢測(cè)到機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，控制功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，用于機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧，大大減少功率半導(dǎo)體器件用于機(jī)械開關(guān)閉合滅弧的導(dǎo)通時(shí)間，克服了功率半導(dǎo)體器件在機(jī)械開關(guān)閉合提前導(dǎo)通，避免接通瞬間負(fù)載的大電流對(duì)功率半導(dǎo)體器件造成的沖擊，大大提升了功率半導(dǎo)體器件的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其包括與機(jī)械開關(guān)連接的功率半導(dǎo)體器件，其特征是: 至少一電流傳感器與所述機(jī)械開關(guān)連接，所述電流傳感器檢測(cè)通過所述機(jī)械開關(guān)的電流，用于檢測(cè)所述機(jī)械開關(guān)斷開； 所述電流傳感器的輸出端和所述功率半導(dǎo)體器件的控制端與控制電路連接； 所述控制電路在檢測(cè)到所述機(jī)械開關(guān)斷開時(shí)，控制所述功率半導(dǎo)體器件關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電流傳感器用于檢測(cè)所述機(jī)械開關(guān)閉合； 所述控制電路在檢測(cè)到所述機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，控制所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電流傳感器用于檢測(cè)所述機(jī)械開關(guān)閉合； 所述控制電路在檢測(cè)到所述機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，控制所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，用于所述機(jī)械開關(guān)閉合彈跳滅弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路內(nèi)置有微控制器，所述電流傳感器的輸出信號(hào)傳遞至所述微控制器，所述微控制器至少有一輸出信號(hào)傳遞至所述功率半導(dǎo)體器件的控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述微控制器連接有用于過載保護(hù)電流設(shè)置的輸入元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述微控制器連接有顯示器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:驅(qū)動(dòng)所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述功率半導(dǎo)體器件的主回路通過電容、電阻連接至所述功率半導(dǎo)體器件的控制極，所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的回路中連接至少一電子開關(guān)，所述電子開關(guān)的控制端與所述控制電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電子開關(guān)為光電耦合器或光電耦合器驅(qū)動(dòng)晶體管電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電容與所述電阻組成串聯(lián)電路，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述功率半導(dǎo)體器件的主回路通過所述串聯(lián)電路、再經(jīng)所述電子開關(guān)連接到所述功率半導(dǎo)體器件的控制極，所述電子開關(guān)至少連接一限壓器件，用于保護(hù)所述電子開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電容與所述電阻組成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路通過所述電子開關(guān)或限壓器件并聯(lián)在所述功率半導(dǎo)體器件的主回路的輸入輸出端。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述功率半導(dǎo)體器件為單向晶閘管，包括第一單向晶閘管、第二單向晶閘管，所述第一單向晶閘管與所述第二單向晶閘管反向并聯(lián)；所述電子開關(guān)包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)；所述電容與所述電阻組成串聯(lián)電路，所述第一單向晶閘管的控制極通過所述第一電子開關(guān)與所述串聯(lián)電路一端相連接，所述第二單向晶閘管的控制極通過所述第二電子開關(guān)與所述串聯(lián)電路另一端相連接，所述第一電子開關(guān)和所述第二電子開關(guān)分別連接有第一限壓器件、第二限壓器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述第一限壓器件和所述第二限壓器件為穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管等效器件；所述第一限壓器件的陰極與所述第一電子開關(guān)的電壓輸入端連接，所述第一限壓器件的陽(yáng)極與所述第一單向晶閘管的陰極連接；所述第二限壓器件的陰極與所述第二電子開關(guān)的電壓輸入端連接，所述第二限壓器件的陽(yáng)極與所述第二單向晶閘管的陰極連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述電流傳感器為電流互感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:當(dāng)所述電流超過所述功率半導(dǎo)體器件保護(hù)電流時(shí)，所述控制電路關(guān)閉所述功率半導(dǎo)體器件導(dǎo)通控制信號(hào)，用于保護(hù)所述功率半導(dǎo)體器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述控制電路連接有用于保護(hù)的輸出端口，所述輸出端口在所述機(jī)械開關(guān)通過電流超過過載保護(hù)電流時(shí)，輸出一控制信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述功率半導(dǎo)體器件為全控型半導(dǎo)體器件或半控型半導(dǎo)體器件，所述半控型半導(dǎo)體器件為晶閘管。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流監(jiān)控式電子滅弧裝置，其特征是:所述功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電流不經(jīng)過所述電流傳感器。
【文檔編號(hào)】H01H9/30GK104465167SQ201410720855
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】郭橋石 申請(qǐng)人:廣州市金矢電子有限公司