专利名称：二极管消弧的电容投切开关的制作方法
二极管消弧的电容投切开关
本发明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。
中国发明专利申请第200810011534. 9号是本发明最接近的对比文献。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。
本发明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。本发明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。本发明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。 本发明的积极效果在于
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，本发明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。
本发明唯一附图
显示了二极管消弧的电容投切开关的电原理。以下结合附 图进一步说明本发明的实施方式。
本发明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 图实施本发明不存在任何困难。
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)，本发明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
本发明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。
文档编号H01H9/30GK101635209SQ200810012480
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者帆 徐, 徐国祥 申请人:沈阳市睿宝电子有限公司