用于繼電器的大電流高壓切換電路的制作方法
【專利摘要】用于繼電器的大電流高壓切換電路，包括受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路和第一繼電器，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路與所述第一繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)，所述第一繼電器觸點(diǎn)串接一負(fù)載后與輸入端并聯(lián)。本實(shí)用新型主要解決繼電器控制高壓負(fù)載的電弧問題，減小了繼電器閉合時(shí)觸點(diǎn)電流，降低了繼電器閉合引起的電磁干擾，延長了繼電器的使用壽命；本實(shí)用新型不僅適用于直流切換；還適用于交直流切換；及高絕緣時(shí)的交直流切換。
【專利說明】用于繼電器的大電流高壓切換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于繼電器開關(guān)控制電路領(lǐng)域，尤其是涉及用于繼電器的大電流高壓切換電路，直接應(yīng)用到上千伏特幾十安培的開關(guān)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電弧問題使普通繼電器一般控制在交流電壓277V，直流電壓控制在幾十伏。電壓上千伏大電流的繼電器要采用各種方式滅弧，以延長觸點(diǎn)壽命。如何設(shè)計(jì)一種可以使一般繼電器用于切換大電流高電壓的開關(guān)控制電路，從而使電路對繼電器的要求降低的大電流高壓切換開關(guān)控制電路成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種將普通繼電器應(yīng)用于大電流高電壓的開關(guān)控制電路，降低了繼電器閉合引起的電磁干擾，延長了繼電器的使用壽命。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于繼電器的大電流高壓切換電路，包括受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路和第一繼電器，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路與所述第一繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)，所述第一繼電器觸點(diǎn)串接一負(fù)載后與輸入端并聯(lián)。
[0005]所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一功率開關(guān)器件、第一電阻和第一雙向穩(wěn)壓管，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述柵/基/控制極之間，所述第一功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極與漏/集電/陽極并接在所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極連接。
[0006]所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件、第一、第二電阻和第一、第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述第二電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連。
[0007]所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件、第一、第二電阻和第一、第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述第二電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述輸入端與所述第一繼電器觸點(diǎn)之間設(shè)有第二繼電器觸點(diǎn)，第二繼電器線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第二繼電器線圈控制端。
[0008]所述功率開關(guān)器件為IGBT、MOSFET或GTO管。
[0009]所述第一繼電器線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第一保護(hù)二極管。
[0010]所述第二繼電器線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第二保護(hù)二極管。
[0011]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型主要解決繼電器控制高壓負(fù)載的電弧問題，減小了繼電器閉合時(shí)觸點(diǎn)電流，降低了繼電器閉合引起的電磁干擾，延長了繼電器的使用壽命；本實(shí)用新型不僅適用于直流切換；還適用于交直流切換；及高絕緣時(shí)的交直流切換。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型電路原理圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型切換直流的實(shí)施例電路原理圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型切換交直流的實(shí)施例電路原理圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型高絕緣、切換交直流的實(shí)施例電路原理圖。
[0016]圖中:R1.第一電阻.，R2.第二電阻，RL.負(fù)載，Tl.第一雙向穩(wěn)壓管，T2.第二雙向穩(wěn)壓管，Ql.第一功率開關(guān)器件管，Q2.第二功率開關(guān)器件管，Dl.第一保護(hù)二極管，D2.第二保護(hù)二極管，Kl.第一繼電器，K2.第二繼電器，Udcl.受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端電壓，Udc2.第一繼電器線圈控制端電壓，Udc3.第二繼電器線圈控制端電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)根據(jù)附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明，如圖1所示，一種用于繼電器的大電流高壓切換電路，包括受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路和第一繼電器K1，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路與所述第一繼電器Kl的觸點(diǎn)并聯(lián)，所述第一繼電器Kl觸點(diǎn)串接一負(fù)載RL后與輸入端并聯(lián)。
[0018]如圖2所示，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一功率開關(guān)器件Q1、第一電阻Rl和第一雙向穩(wěn)壓管Tl，所述第一功率開關(guān)器件Ql的柵/基/控制極與間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管Tl，所述第一電阻Rl設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述柵/基/控制極之間，所述源/發(fā)射/陰極與漏/集電/陽極并接在所述第一繼電器Kl的兩觸點(diǎn)上，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一功率開關(guān)器件Ql的源/發(fā)射/陰極連接。本電路實(shí)現(xiàn)了直流切換。
[0019]如圖3所示，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件Q2、第一、第二電阻R2和第一、第二雙向穩(wěn)壓管T2，所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器Kl的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件Ql的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管Tl，所述第二功率開關(guān)器件Q2的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管T2，所述第一電阻Rl設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件Ql的柵/基/控制極之間，所述第二電阻R2設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件Q2的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的源/發(fā)射/陰極相連。本電路可以實(shí)現(xiàn)交直流切換。
[0020]如圖4所示，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件Q2、第一、第二電阻R2和第一、第二雙向穩(wěn)壓管T2，所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器Kl的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件Ql的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管Tl，所述第二功率開關(guān)器件Q2的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管T2，所述第一電阻Rl設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件Ql的柵/基/控制極之間，所述第二電阻R2設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件Q2的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件Q2的源/發(fā)射/陰極相連，所述輸入端與所述第一繼電器Kl觸點(diǎn)之間設(shè)有第二繼電器K2觸點(diǎn)，第二繼電器K2線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第二繼電器線圈控制端。本電路實(shí)現(xiàn)了高絕緣交直流切換，更安全。
[0021]所述功率開關(guān)器件為IGBT、MOSFET或GTO管。
[0022]所述第一繼電器Kl線圈與第一繼電器線圈控制端之間并聯(lián)設(shè)有第一保護(hù)二極管Dl0
[0023]所述第二繼電器K2線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第二保護(hù)二極管D2。
[0024]工作原理:
[0025]附圖1中，受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)K和第一繼電器Kl觸點(diǎn)并聯(lián)。繼電器閉合前先閉合受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)K，此時(shí)第一繼電器Kl觸點(diǎn)兩端電壓為受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)K的閉合壓降，一般很小(受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)使用IGBT時(shí)為3伏左右)，這時(shí)閉合第一繼電器Kl可實(shí)現(xiàn)無電弧安全吸合；同理斷開時(shí)先斷開第一繼電器觸點(diǎn)K1，第一繼電器安全無電弧斷開，再斷開受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)K，安全開關(guān)過程完成。
[0026]本專利受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)器件可采用IGBT、MOSFET、GTO等功率開關(guān)器件，只需注意受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)K和第一繼電器Kl的開關(guān)時(shí)序，即第一繼電器Kl后開先斷。
[0027]一、模式 I
[0028]圖2中，以Ql為IGBT為例，第一繼電器線圈額定電壓為DC12V。
[0029]初始時(shí)，受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端電壓Udcl電壓為_8V(B點(diǎn)正，A點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql截止；第一繼電器Kl的線圈電壓Udc2 = 0，第一繼電器斷開。此電路控制的直流高壓正負(fù)極不能接錯(cuò)，即按圖中的輸入DC+和輸入DC-的接線方式接線。
[0030]第一繼電器閉合時(shí),Udcl電壓為+15V(A點(diǎn)正,B點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql導(dǎo)通；第一繼電器Kl的線圈電壓Udc2= 12V(C點(diǎn)正，D點(diǎn)負(fù))，第一繼電器吸合(20毫秒后也可關(guān)閉Q1，僅維持第一繼電器吸合)。
[0031]第一繼電器斷開時(shí)，(若Ql是關(guān)閉的，此時(shí)先打開Q1，)第一繼電器Kl的線圈控制端電壓Udc2 = 0V，第一繼電器斷開，20毫秒后Udcl電壓為-8V(B點(diǎn)正，A點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql截止,第一繼電器關(guān)閉。
[0032]二、模式 2
[0033]圖3中，以Q1、Q2為IGBT為例，第一繼電器線圈額定電壓為DC12V。
[0034]初始時(shí)，Udcl電壓為-8V (B點(diǎn)正，A點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql、Q2截止；第一繼電器Kl的線圈控制端電壓Udc2 = 0，第一繼電器斷開。此電路控制的交直流高壓輸入不分極性。
[0035]第一繼電器閉合時(shí)，Udcl電壓為+15V(A點(diǎn)正，B點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql、Q2導(dǎo)通(若某一時(shí)刻電流由Ql流向Q2，此時(shí)電流通道為Ql的C極、E極和Q2的體二極管，若電流反向，則電流通道為Q2的C極、E極和Ql的體二極管);第一繼電器Kl的線圈控制端電壓Udc2=12V(C點(diǎn)正，D點(diǎn)負(fù))，第一繼電器吸合(20毫秒后也可關(guān)閉Q1、Q2，僅維持第一繼電器吸合)。
[0036]第一繼電器斷開時(shí)，(若Ql、Q2是關(guān)閉的,此時(shí)先打開Ql、Q2,)第一繼電器Kl的線圈控制端電壓Udc2 = 0V，第一繼電器斷開，20毫秒后使Udcl電壓為_8V(B點(diǎn)正，A點(diǎn)負(fù))，此時(shí)Ql、Q2截止,第一繼電器關(guān)閉。
[0037]二、模式 3
[0038]模式三在模式2基礎(chǔ)上增加了第二繼電器K2，實(shí)現(xiàn)了電路的物理絕緣(受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)器件Ql、Q2沒有完全隔離，因此增加了 K2后實(shí)現(xiàn)了電路的物理絕緣的完全隔離)，在控制過程中，時(shí)序是K2最先吸合，最后斷開，其余過程同模式2。
[0039]以上對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被人為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于，包括受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路和第一繼電器，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路與所述第一繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)，所述第一繼電器觸點(diǎn)串接一負(fù)載后與輸入端并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一功率開關(guān)器件、第一電阻和第一雙向穩(wěn)壓管，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述柵/基/控制極之間，所述第一功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極與漏/集電/陽極并接在所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件、第一、第二電阻和第一、第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述第二電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路包括第一、第二功率開關(guān)器件、第一、第二電阻和第一、第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述第一、第二功率開關(guān)器件的漏/集電/陽極分別并接到所述第一繼電器的兩觸點(diǎn)上，所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第一雙向穩(wěn)壓管，所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極與源/發(fā)射/陰極間并有所述第二雙向穩(wěn)壓管，所述第一電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第一功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述第二電阻設(shè)于所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的一端與所述第二功率開關(guān)器件的柵/基/控制極之間，所述受控?zé)o觸點(diǎn)開關(guān)電路控制端的另一端與所述第一、第二功率開關(guān)器件的源/發(fā)射/陰極相連，所述輸入端與所述第一繼電器觸點(diǎn)之間設(shè)有第二繼電器觸點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述功率開關(guān)器件為IGBT、MOSFET或GTO管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述第一繼電器線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第一保護(hù)二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于繼電器的大電流高壓切換電路，其特征在于:所述第二繼電器線圈兩端并聯(lián)設(shè)有第二保護(hù)二極管。
【文檔編號(hào)】H01H47/02GK204029715SQ201420435812
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】劉廷波, 張虎祥, 尹偉, 郭雪松 申請人:天津科林電氣有限公司