二极管消弧的电容投切开关制造技术

本发明专利技术提出了一种二极管消弧电容投切开关。利用二极管的单向导电特性和辅助开关与主开关动作时序的配合，实现了功率因数补偿电容的无弧投切。其微控器操控电路精确可靠地保证主／辅开关的动作关系，并针对电容投切应用的特点，采用三相开关两相消弧措施，利用逐相通断技术，遵循有弧开关先通后断的原则，利用电压过零推定电流过零点，省略了一个消弧支路和全部电流过零检测电路，既缩减了开关的体积，又能保持最佳的消弧效果。

【技术实现步骤摘要】
二极管消弧的电容投切开关本专利技术涉及消弧的电容投切开关，特别是利用二极管单向导电特性消弧的 电容投切开关。中国专利技术专利申请第200810011534. 9号是本专利技术最接近的对比文献。它提 出了一种二极管消弧交流开关，利用二极管的单向导电特性和辅助开关与主开 关动作时序的配合，实现了交流电路的无弧接通与断开。其电路构成是在主电 磁开关上并联由辅助开关和串联二极管组成的消弧支路。需要接通时，通过监 测电源电压判定二极管进入反偏期率先闭合辅助开关，待二极管进入正偏期随 后闭合主开关；需要开关断开时，通过监测回路电流判定二极管进入正偏期率 先分断主开关，待二极管进入反偏期随后分断辅助开关。该申请提出的微控器 操控电路能够精确可靠地完成上述动作，保证消弧效果得以实现。该文献公开的只是单相开关，而工业上大量使用的是三相开关。通过简单组 合上述单相开关来构成三相消弧开关会遇到体积过大的困难。原因是按照该文 献，三相开关中须要增加三个辅助电磁开关和同样数量的二极管，还有三个用 于构成所说电流过零检测单元的零序电流互感器。其中辅助电磁开关和零序电 流互感器是体积最大的。只有减少体积最大的元件才可能有效缩减开关体积。在对比技术中，辅助 开关和零序电流互感器是保证消弧效果必不可少的元件。因此，简单叠加现有 技术的二极管消弧开关难以在缩减体积的同时又确保消弧效果。本专利技术的任务就要是提出一种二极管消弧的电容投切开关，针对三相三线 容性平衡负载应用的特点，通过省略一路消弧支路和全部电流过零检测单元来 缩减开关体积，同时还保持最佳消弧效果。本专利技术采用三相开关两相消弧措施，利用逐相通断技术，遵循有弧开关先 通后断原则实现了上述任务。据此提出的二极管消弧的电容投切开关包括三路主电磁开关1、 2和3、与主电磁开关并联的消弧支路，和基于微控器8的操控电路。所说的消弧支路由 辅助电磁开关和串联二极管构成；所说的操控电路包括微控器8、驱动电路9和 电压过零检测电路IO。本专利技术的特征是仅在其中的两路主电磁开关1和3上 并接有所说的消弧支路4和6、 5和7。(为叙述简便，有消弧支路的两相简称消 弧相，无消弧支路的一相简称有弧相。)所说的微控器8在收到接通信号时开始 探测电压过零检测电路10,并接通有弧相的主电磁开关2,当任何 一个消弧相的电压过零时启动该相的接通过程；所说的微控制器8在收到分断信号时开始探 测电压过零检测电路IO,当任何一个消弧相的电压过零时延迟90。相角启动该相的分断过程，当两个消弧相完成分断后再分断有弧相的主电磁开关2。 本专利技术的积极效果在于在接通过程中，有弧相的电磁开关2首先闭合。此时由于另外两相开关尚 未接通，电流回路还没有建立，故不会产生电弧。接下来二个消弧相先后按照 "辅助开关在二极管反偏期率先闭合，主开关在二极管正偏期滞后闭合"的规 则操作，因此也不会产生电弧。与对比文献不同的是，在断开过程中，消弧相开关的分断动作仍由电压过 零触发。考虑到功率因数补偿电容端电压滞后于电流90°相角，因此分断过程 延后90°相角启动。每一个消弧相也必须按照"主开关在二极管正偏期率先分 断，辅助开关在二极管反偏期滞后分断"的规则搡作。当两个消弧相率先断开 后，负载的电流回路被切断，有弧相不再有电流流过，此时断开该相的电磁开 关2,自然也不会产生电弧。综上所述，本专利技术通过采用三相开关两相消弧的措施减少了一路消弧支路; 利用全容性负载的特点，釆用电压过零信号推定电流过零点触发开关动作，从 而省却了全部的电流过零检测电路，使开关体积得以缩减。同时利用逐相通断 技术，遵循有弧开关先通后断的原则，确保了开关有最佳的消弧效果。本专利技术唯一附图显示了二极管消弧的电容投切开关的电原理。以下结合附 图进一步说明本专利技术的实施方式。本专利技术所有元件均为巿售品。因此对于专业人员来说，参照本说明书和附 图实施本专利技术不存在任何困难。图中电磁开关l、 2和3均为主开关。辅助电磁开关4与二极管6、辅助电 磁开关5与二极管7构成两个所说的消弧支路，分别并联于主电磁开关1和3 上。因此这两相简称为"消弧相"。主电磁开关2上不并联消弧支路，简称为"有 弧相"。其余部份均为控制电路。包括微控器8、驱动电路9、电压过零检测电 路10。实施者可按一般专业要求设计驱动电路9。对电压过零检测电路10设计要 求是，便于微控制8在三个的电压过零信号与被控电磁开关之间建立对应关系， 信号极性和相位便于对电磁开关和消弧支路进行控制。这一点专业人员通过一 般电路设计和相位分析不难做到。为了方便控制，微控器8为每一相设置一个过零计时器，以亳秒为单位计 时对应相电压过零以来的延续时间。该微控器还分别存储各相主开关(l、 2和 3)和辅助开关(4和5)的闭合延迟时间和分断延迟时间，用于与计时器时间配合 补偿开关的动作延迟。接通操作要保证有弧相的电磁开关2最先闭合，即所谓"有弧开关先通"。 具体过程是微控器8收到接通信号后开始扫描电压过零检测电路10,并接通有弧相的主电磁开关2。此时电流回路尚未建立，所以不必考虑开关2是否过零闭合，必定不会产生电弧。当微控器8测到任何一个消弧相电压从二极管由反偏极性过渡到正偏极性 的过零时刻启动该相的接通过程，具体步骤与对比技术文献记载的完全一致。 分断操作要保证有弧相的电磁开关2最后断开，即"有弧开关后断"，具体过程是微控器8收到分断信号后开始扫描电压过零检测电路10，测到任何一个消 弧相电压从二极管反偏极性过渡到正偏极性的过零时刻延时90°相角再启动该 相的分断过程，分断过程的具体步骤与对比技术文献记载的完全一致。当两个消弧相完成分断后再分断有弧相的主电磁开关2。因为此时电流回路 已不复存在，所以不必考虑开关2是否过零分断也必定不会产生电弧。权利要求1、二极管消弧的电容投切开关，包括三路主电磁开关(1、2和3)、与主电磁开关并联的消弧支路，和基于微控器(8)的操控电路，所说的消弧支路由辅助电磁开关和串联二极管构成，所说的操控电路包括微控器(8)、驱动电路(9)和电压过零检测电路(10)，本专利技术的特征是仅在其中的两路主电磁开关(1和3)上并接有所说的消弧支路(4和6、5和7)，所说的微控器(8)在收到接通信号时开始探测电压过零检测电路(10)，并接通有弧相的主电磁开关(2)，当任何一个消弧相的电压过零时启动该相的接通过程，所说的微控制器(8)在收到分断信号时开始探测电压过零检测电路(10)，当任何一个消弧相的电压过零时延迟90°相角启动该相的分断过程，当两个消弧相完成分断后再分断有弧相的主电磁开关(2)。2、 如权利要求l所述的二极管消弧电容投切开关，其特征是所说的微控 制器(8)分别为各相设有一个过零计时器，以毫秒为单位计时该相过零以来的延 续时间，该控制器还分别存储各主开关(l、 2和3)和辅助开关(4和5)的闭合延 迟时间和分断延迟时间，该计时器时间与延迟时间配合补偿开关的动作延迟。全文摘要本专利技术提出了一种二极管消弧电容投切开关。利用二极管的单向导电特性和辅助开关与主开关动作时序的配合，实现了功率因数补偿电容的无弧投切。其微控器操控电路精确可靠地保证主/辅开关的动作关系，并针对电容投切应用的特点，采用三相开关两相消弧措施，利用逐相通断技术，遵循有本文档来自技高网...

【技术保护点】
二极管消弧的电容投切开关，包括三路主电磁开关（１、２和３）、与主电磁开关并联的消弧支路，和基于微控器（８）的操控电路，所说的消弧支路由辅助电磁开关和串联二极管构成，所说的操控电路包括微控器（８）、驱动电路（９）和电压过零检测电路（１０），本专利技术的特征是：仅在其中的两路主电磁开关（１和３）上并接有所说的消弧支路（４和６、５和７），所说的微控器（８）在收到接通信号时开始探测电压过零检测电路（１０），并接通有弧相的主电磁开关（２），当任何一个消弧相的电压过零时启动该相的接通过程，所说的微控制器（８）在收到分断信号时开始探测电压过零检测电路（１０），当任何一个消弧相的电压过零时延迟９０°相角启动该相的分断过程，当两个消弧相完成分断后再分断有弧相的主电磁开关（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国祥，徐帆，
申请(专利权)人：沈阳市睿宝电子有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]