专利名称：基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器，属交流接触器技术 领域。
背景技术：
混合式交流接触器实现了无弧接通与分断，从而保证交流接触器具有很高的电寿命，大 幅度提高运行可靠性与性能指标，张培铭等在《低压电器》2001年第1期发表的论文"新型 智能混合式交流接触器"，郑昕等在《低压电器》2005年第9期发表的论文"智能混合式无 弧交流接触器的研究"，张培铭等所获专利"智能型混合式交流接触器"(专利号 ZL00242121. 6)都介绍了采用单片机系统对采用二个或三个晶闸管的混合式交流接触器进行 无弧分断的控制，这些是很好的方案，但是由于这些方案实现智能控制，控制系统比较复杂 ，必须专门配置如变压器或开关电源等独立电源，将接触器的激磁电源与主电路进行电的隔 离，并且提供控制电路所需的电源，必须配置电流互感器检测主电路电流，并且单片机系统 输出的控制信号按常规接法并接施加于与主触头并联的晶闸管的控制极与阴极上，通过足够 大的信号容量使晶闸管处于等待导通状态，并且单片机系统是分别为三相晶闸管提供控制信 号.由于混合式交流接触器控制要求较高，造成控制电路复杂且成本高，这些方案很适合于 要求较高的应用场合，通过长期进行交流接触器，特别是混合式交流接触器的研究了解到对 于量大面广的交流接触器的市场需求，不仅需要高水平、功能强的智能混合式交流接触器， 更需要适合于广大用户需要的电寿命等性能指标远高于普通交流接触器，但是电路简单的通 用型混合式交流接触器，因此对于大量通用交流接触器的应用场合要求提出混合式交流接触 器新的通用型控制方案，要求电路简单，成本低，生产极其容易，体积小，同样能实现无弧 接通与分断达到高的性能指标的控制电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器。
本发明的目的是这样实现的， 一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器，包括电阻R1，电容C1，电阻R2，整流桥Z，稳压管W，电容C2，电阻R3，光耦G1，光耦G2，光 耦G3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，双向晶闸管J1，双向晶闸管J2，双向晶闸管J3，其特征在 于接触器线圈激磁电源Y的一端分别接交流接触器线圈X、电阻R1与电容C1，电阻R1的另一 端与电容C1的另一端相接后再接到电阻R2的一端，电阻R2的另一端接到整流桥Z的交流侧， 接触器线圈激磁电源Y的另一端与交流接触器线圈X的另一端、整流桥Z的另一交流侧相接， 整流桥Z的正端分别与稳压管W的正极、电容C2的正极、电阻R3相接，电阻R3的另一端接到光 耦G1原边正极，光耦G1原边负极与光耦G2原边正极相接，光耦G2原边负极与光耦G3原边正极 相接，整流桥Z的负端分别与稳压管W的负极、电容C2的负极、光耦G3原边负极相接，光耦G1 付边一端分别与双向晶闸管J1的阳极、交流接触器的A相主触头AX1的一端相接，光耦G1付边 另一端与电阻R4相接，电阻R4的另一端与双向晶闸管Jl的控制极相接，双向晶闸管Jl的阴极 与A相主触头AX1的另一端相接，A相主触头AX1的二端接至l」A相主电路AX，光耦G2付边一端分 别与双向晶闸管J2的阳极、交流接触器的B相主触头BX1的一端相接，光耦G2付边另一端与电 阻R5相接，电阻R5的另一端与双向晶闸管J2的控制极相接，双向晶闸管J2的阴极与B相主触 头BX1的另一端相接，B相主触头BX1的二端接到B相主电路BX，光耦G3付边一端分别与双向晶 闸管J3的阳极、交流接触器的C相主触头CX1的一端相接，光耦G3付边另一端与电阻R6相接， 电阻R6的另一端与双向晶闸管J3的控制极相接，双向晶闸管J3的阴极与C相主触头CX1的另一 端相接，C相主触头CX1的二端接到C相主电路CX。
本发明充分利用晶闸管的特点，采用电容降压，电容储能，光耦隔离，光耦付边串联于 主电路双向晶闸管的控制极电路，控制电路仅依靠光耦实现接触器的激磁电源与三相主电路 电的隔离，控制电路统一为三相双向晶闸管提供光耦控制的开关信号，实现了混合式交流接 触器基于光耦隔离与开关控制的直接驱动，通过光耦付边的开关作用与双向晶闸管的特点控 制三相双向晶闸管，而不是将控制信号按常规接法并接施加于与主触头并联的双向晶闸管的 控制极与阴极上，无须通过足够大容量的信号使双向晶闸管处于等待导通状态，而是以光耦 付边的开关量信号来保证双向晶闸管处于等待导通状态或关断状态，控制电路所需能量由激 磁电源直接提供，无须专门配置如变压器或开关电源等独立电源，无须配置电流互感器检测 主电路电流，无须进行被控电路相序的检测，充分利用晶闸管的特点，在满足导通条件时，光 耦付边处于导通状态.由主电路经光耦付边直接驱动双向晶闸管，在主触头闭合后电流自动 从双向晶闸管转移到主触头上，利用主触头闭合通电后压降远低于双向晶闸管导通电压的特 点，自动关断双向晶闸管，充分利用晶闸管的特点完成主电路接通过程，而不是依靠关断控 制信号来关断双向晶闸管，在满足关断条件时利用滤波电容放电维持双向晶闸管处于等待导通状态，在主触头打开过程，当双向晶闸管两端电压高于导通电压，双向晶闸管导通.使电 流从主触头上自动转移到双向晶闸管，在滤波电容放电电量不满足要求时，光耦付边关断， 双向晶闸管自动关断，完成主电路开断过程，不仅实现了无弧接通与分断达到高的性能指标 ，而且大幅度简化了控制电路，具有电路简单，成本低，生产极其容易，体积小等特点。
图l为本发明实施例一的示意框图。
图2为本发明实施例一控制的主电路工作过程电流转移的实测波形。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示， 一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器，包括电阻R1，电 容C1，电阻R2，整流桥Z，稳压管W，电容C2，电阻R3，光耦G1，光耦G2，光耦G3，电阻R4， 电阻R5，电阻R6，双向晶闸管J1，双向晶闸管J2，双向晶闸管J3，其特征在于接触器线圈 激磁电源Y的一端分别接交流接触器线圈X、电阻R1与电容C 1 ，电阻R1的另一端与电容C 1的另 一端相接后再接到电阻R2的一端，电阻R2的另一端接到整流桥Z的交流侧，接触器线圈激磁 电源Y的另一端与交流接触器线圈X的另一端、整流桥Z的另一交流侧相接，整流桥Z的正端分 别与稳压管W的正极、电容C2的正极、电阻R3相接，电阻R3的另一端接到光耦G1原边正极， 光耦G1原边负极与光耦G2原边正极相接，光耦G2原边负极与光耦G3原边正极相接，整流桥Z 的负端分别与稳压管W的负极、电容C2的负极、光耦G3原边负极相接，光耦G1付边一端分别 与双向晶闸管J1的阳极、交流接触器的A相主触头AX1的一端相接，光耦G1付边另一端与电阻 R4相接，电阻R4的另一端与双向晶闸管J1的控制极相接，双向晶闸管J1的阴极与A相主触头 AX1的另一端相接，A相主触头AX1的二端接到A相主电路AX，光耦G2付边一端分别与双向晶闸 管J2的阳极、交流接触器的B相主触头BX1的一端相接，光耦G2付边另一端与电阻R5相接，电 阻R5的另一端与双向晶闸管J2的控制极相接，双向晶闸管J2的阴极与B相主触头BX1的另一端 相接，B相主触头BX1的二端接到B相主电路BX，光耦G3付边一端分别与双向晶闸管J3的阳极 、交流接触器的C相主触头CX1的一端相接，光耦G3付边另一端与电阻R6相接，电阻R6的另一 端与双向晶闸管J3的控制极相接，双向晶闸管J3的阴极与C相主触头CX1的另一端相接，C相 主触头CX1的二端接到C相主电路CX。
5当接触器线圈激磁电源Y上电时，交流接触器线圈X通电，同时激磁电源经电阻R1、电容 Cl与电阻R2降压并限流后再经过整流桥Z将激磁电源变为低压直流电压，该电压由稳压管W稳 压，电容C2滤波后再经电阻R3限流施加于三个光耦的原边，三个光耦起着隔离与控制信号传 输的作用，光耦G1原边、光耦G2原边与光耦G3原边串联，三个光耦原边导通，光耦G1付边处 于导通状态，由于A相主触头AX1处于断开状态，A相主电路AX电压施加于光耦G1付边、限流 电阻R4、双向晶闸管J1的控制极与阴极的电路，使双向晶闸管J1导通，A相主电路AX接通， 由于接触器线圈通电后滞后一段时间，主触头才闭合，在A相主电路AX经双向晶闸管J1接通 后，A相主触头AX1闭合，电流从双向晶闸管J1转移到A相主触头AX1上，A相主触头AX1闭合通 电后电压降很低，不足以维持双向晶闸管J1运行，双向晶闸管J1关断，完成A相主电路AX的 接通过程，B相主电路BX与C相主电路CX的接通过程与A相相同。
接触器开断电路过程是当接触器线圈激磁电源Y断电时，交流接触器线圈X断电，同时电 容C2经电阻R3向三个光耦的原边放电，三个光耦起着隔离与控制信号传输的作用，光耦G1原 边、光耦G2原边与光耦G3原边串联，三个光耦原边关断，光耦G1付边处于关断状态，由于此 时A相主触头AX1处于闭合状态，而A相主触头AX1闭合通电后电压降很低，不足以维持双向晶 闸管J1运行，双向晶闸管J1仍处于关断状态，当A相主触头AX1打开后，双向晶闸管J1满足导 通条件，电流从A相主触头AX1转移到双向晶闸管J1上，当电容C2经电阻R3向三个光耦的原边 放电，不满足光耦导通条件后，光耦G1付边关断，双向晶闸管J1在小于维持电流时关断，从 而完成A相主电路(AX)的开断过程，B相主电路BX与C相主电路CX的开断过程与A相相同。
由于充分利用晶闸管的特点，采用电容降压，电容储能，光耦隔离，光耦付边串联于主 电路双向晶闸管的控制极电路，控制电路仅依靠光耦实现接触器的激磁电源与三相主电路电 的隔离，控制电路统一为三相双向晶闸管提供光耦控制的开关信号，实现了混合式交流接触 器基于光耦隔离与开关控制的直接驱动，通过光耦付边的开关作用与双向晶闸管的特点控制 三相双向晶闸管，而不是将控制信号按常规接法并接施加于与主触头并联的双向晶闸管的控 制极与阴极上，无须通过足够大容量的信号使双向晶闸管处于等待导通状态，而是以光耦付 边的开关量信号来保证双向晶闸管处于等待导通状态或关断状态，控制电路所需能量由激磁 电源直接提供，无须专门配置如变压器或开关电源等独立电源，无须配置电流互感器检测主 电路电流，无须进行被控电路相序的检测，充分利用晶闸管的特点，在满足导通条件时，光耦 付边处于导通状态.由主电路经光耦付边直接驱动双向晶闸管，在主触头闭合后电流自动从双向晶闸管转移到主触头上，利用主触头闭合通电后压降远低于双向晶闸管导通电压的特点 ，自动关断双向晶闸管，充分利用晶闸管的特点完成主电路接通过程，而不是依靠关断控制 信号来关断双向晶闸管，在满足关断条件时利用滤波电容放电维持双向晶闸管处于等待导通 状态，在主触头打开过程，当双向晶闸管两端电压高于导通电压，双向晶闸管导通.使电流 从主触头上自动转移到双向晶闸管，在滤波电容放电电量不满足要求时，光耦付边关断，双 向晶闸管自动关断，完成主电路开断过程，不仅实现了无弧接通与分断达到高的性能指标， 而且大幅度简化了控制电路，具有电路简单，成本低，生产极其容易，体积小等特点。
图2为基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器经实验室完整的电路测试，实 现了全过程无弧接通与分断的波形图，波形图显示混合式交流接触器某相电路工作全过程， 图中上面波形为某相双向晶闸管的电流波形，下面波形为某相主触头的电流波形，当接触器 线圈激磁电源上电时，交流接触器线圈通电，由于某相主触头处于断开状态，该相双向晶闸 管导通，该相主电路接通，由于接触器线圈通电后滞后一段时间，该相主触头才闭合，该相 主触头闭合后，电流从双向晶闸管转移到该相主触头上，该相主触头闭合通电后电压降很低 ，不足以维持双向晶闸管运行，双向晶闸管关断，该相主电路电流通过主触头进入运行状态 ，完成该相主电路的接通过程，从图中可见在接通过程主触头发生弹跳，主电路电流在主触 头与双向晶闸管之间转移，双向晶闸管仍然保证主电路的电流处于导通状态，接触器开断电 路过程是当接触器线圈激磁电源断电时，交流接触器线圈断电，由于某相主触头闭合通电后 电压降很低，不足以维持双向晶闸管运行，双向晶闸管仍处于关断状态，主电路电流仍然通 过主触头，当该相主触头打开后，双向晶闸管满足导通条件，电流从该相主触头转移到双向 晶闸管上，当电容经电阻向三个光耦的原边放电，不满足光耦导通条件后，光耦付边关断， 双向晶闸管在小于维持电流时关断，该相主电路电流关断，从而完成该相主电路的开断过程
权利要求
1.一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器，包括电阻(R1)，电容(C1)，电阻(R2)，整流桥(Z)，稳压管(W)，电容(C2)，电阻(R3)，光耦(G1)，光耦(G2)，光耦(G3)，电阻(R4)，电阻(R5)，电阻(R6)，双向晶闸管(J1)，双向晶闸管(J2)，双向晶闸管(J3)，其特征在于接触器线圈激磁电源(Y)的一端分别接交流接触器线圈(X)、电阻(R1)与电容(C1)，电阻(R1)的另一端与电容(C1)的另一端相接后再接到电阻(R2)的一端，电阻(R2)的另一端接到整流桥(Z)的交流侧，接触器线圈激磁电源(Y)的另一端与交流接触器线圈(X)的另一端、整流桥(Z)的另一交流侧相接，整流桥(Z)的正端分别与稳压管(W)的正极、电容(C2)的正极、电阻(R3)相接，电阻(R3)的另一端接到光耦(G1)原边正极，光耦(G1)原边负极与光耦(G2)原边正极相接，光耦(G2)原边负极与光耦(G3)原边正极相接，整流桥(Z)的负端分别与稳压管(W)的负极、电容(C2)的负极、光耦(G3)原边负极相接，光耦(G1)付边一端分别与双向晶闸管(J1)的阳极、交流接触器的A相主触头(AX1)的一端相接，光耦(G1)付边另一端与电阻(R4)相接，电阻(R4)的另一端与双向晶闸管(J1)的控制极相接，双向晶闸管(J1)的阴极与A相主触头(AX1)的另一端相接，A相主触头(AX1)的二端接到A相主电路(AX)，光耦(G2)付边一端分别与双向晶闸管(J2)的阳极、交流接触器的B相主触头(BX1)的一端相接，光耦(G2)付边另一端与电阻(R5)相接，电阻(R5)的另一端与双向晶闸管(J2)的控制极相接，双向晶闸管(J2)的阴极与B相主触头(BX1)的另一端相接，B相主触头(BX1)的二端接到B相主电路(BX)，光耦(G3)付边一端分别与双向晶闸管(J3)的阳极、交流接触器的C相主触头(CX1)的一端相接，光耦(G3)付边另一端与电阻(R6)相接，电阻(R6)的另一端与双向晶闸管(J3)的控制极相接，双向晶闸管(J3)的阴极与C相主触头(CX1)的另一端相接，C相主触头(CX1)的二端接到C相主电路(CX)。
全文摘要
本发明涉及一种基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器，包括电阻(R1)，电容(C1)，电阻(R2)，整流桥(Z)，稳压管(W)，电容(C2)，电阻(R3)，光耦(G1)，光耦(G2)，光耦(G3)，电阻(R4)，电阻(R5)，电阻(R6)，双向晶闸管(J1)，双向晶闸管(J2)，双向晶闸管(J3)，充分利用晶闸管的特点，控制电路采用光耦实现接触器的激磁电源与三相主电路电的隔离，统一为三相双向晶闸管提供光耦控制的开关信号，无须专门配置电源与电流互感器，实现了混合式交流接触器基于光耦隔离与开关控制的直接驱动，不仅实现了无弧接通与分断，而且具有控制电路极其简单，体积小，成本低，性能指标高，通用性强，安全，可靠等特点。
文档编号H01H47/22GK101645370SQ200910306608
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者刘向军, 吴功祥, 张培铭, 和 江, 鲍光海 申请人:福州大学