电子灭弧装置制造方法
【专利摘要】本发明电子灭弧装置属于电学领域，特别是一种适合于对机械开关作为灭弧用途的电子灭弧装置，包括与机械开关的触点两端并联的功率半导体器件，其特征是：功率半导体器件的主回路连接电压检测电路，电压检测电路的输出端与控制电路连接，电压检测电路用于检测触点闭合；控制电路与功率半导体器件的控制端连接，控制电路在检测到触点闭合时提供功率半导体器件导通控制信号，用于触点闭合弹跳灭弧，本发明电子灭弧装置具有导通时间短、过载能力强、使用方便的优点。
【专利说明】
电子灭弧装置
【技术领域】
[0001]本发明电子灭弧装置属于电学领域，特别是一种适合应用于接触器、继电器、断路器及其它机械开关中作为灭弧用途的电子灭弧装置。
【背景技术】
[0002]目前在电气控制系统中，广泛使用接触器、继电器、断路器等机械开关对负载进行接通分断控制，但由于现有技术的灭弧栅，需要将分断电弧拉到一定长度，才能起作用，存在灭弧效果差，分断负载时电弧大，导致机械开关容易烧损，电寿命短的缺点。
[0003]为此，出现了用于机械开关灭弧的灭弧装置，如专利号为CN01201907.0,名称为“电子灭弧器”的专利；专利号为CN200910306608.6，名称为“基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器”，两个专利所揭示的，采用晶闸管(功率半导体器件)与接触器的触点两端并联的方式，该电子灭弧装置的控制电路的工作电源与接触器的控制线圈连接，在接触器的触点闭合前，控制电路提供一个控制晶闸管导通的信号，用于接触器闭合弹跳灭弧；当接触器的控制线圈失电，触点在分断时，晶闸管导通，通过控制电路的滤波电容放电延时，延时关断晶闸管导通的驱动信号，晶闸管截止，完成无电弧分断过程。其存在以下缺点:要达到接触器闭合弹跳灭弧时必须在触点闭合提前使晶闸管导通，造成晶闸管需要导通时间较长，并且容易受负载接通瞬间的大电流冲击损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于避免现有电子灭弧装置的不足之处，提供一种功率半导体器件在机械开关闭合时导通时间短的电子灭弧装置。
[0005]实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的:一种电子灭弧装置，其包括与机械开关的触点两端并联的功率半导体器件，所述功率半导体器件的主回路连接电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与控制电路连接，所述电压检测电路用于检测所述触点闭合；所述控制电路与所述功率半导体器件的控制端连接，所述控制电路在检测到所述触点闭合时提供所述功率半导体器件导通控制信号，用于所述触点闭合弹跳灭弧。
[0006]一种电子灭弧装置，所述电压检测电路为全波电压检测电路。
[0007]一种电子灭弧装置，所述电压检测电路的数量至少为二，包括第一电压检测电路、第二电压检测电路；所述功率半导体器件包括第一功率半导体器件、第二功率半导体器件；所述触点数量至少为二，包括第一触点、第二触点；所述第一电压检测电路与第一功率半导体器件的主回路并联，第一功率半导体器件的主回路两端用于与第一触点两端并联；第二电压检测电路与第二功率半导体器件的主回路并联，第二功率半导体器件的主回路两端用于与第二触点两端并联。
[0008]一种电子灭弧装置，电压检测电路包括第三电压检测电路；功率半导体器件包括第三功率半导体器件；触点包括第三触点；第三电压检测电路与第三功率半导体器件的主回路并联，第三功率半导体器件的主回路两端用于与第三触点两端并联。
[0009]一种电子灭弧装置，功率半导体器件的主回路连接电流传感器，电流传感器的输出端与控制电路连接，电流传感器通过检测功率半导体器件的导通电流，用于检测触点断开，控制电路在检测到触点断开时关闭功率半导体器件导通控制信号。
[0010]一种电子灭弧装置，电流传感器为电流互感器。
[0011]一种电子灭弧装置，控制电路通过至少一电子开关与功率半导体器件的驱动回路连接，驱动功率半导体器件导通的驱动信号由功率半导体器件的主回路通过由电容与电阻组成的串联电路传递至功率半导体器件的控制极，电子开关用于控制驱动信号。
[0012]一种电子灭弧装置，电子开关为光电耦合器。
[0013]一种电子灭弧装置，电容与电阻组成的串联电路通过器件并联在晶闸管的主回路的输入输出两端。
[0014]一种电子灭弧装置，电压检测电路包括一电阻、一光电耦合器，电阻与光电耦合器的控制端连接。
[0015]一种电子灭弧装置，控制电路内置有可编程器件。
[0016]一种电子灭弧装置，可编程器件为微控制器。
[0017]一种电子灭弧装置，控制电路的输入电源由功率半导体器件的主回路的输入端提供。
[0018]一种电子灭弧装置，控制电路有用于输入机械开关同步信号的输入端口。
[0019]一种电子灭弧装置，电压检测电路的输入端与功率半导体器件的主回路的输入输出两端连接。
[0020]一种电子灭弧装置，电压检测电路的输入端与功率半导体器件的主回路负载端连接。
[0021]一种电子灭弧装置，电压检测电路用于检测触点断开，控制电路在检测到触点断开时，提供功率半导体器件脉冲信号。
[0022]一种电子灭弧装置，电压检测电路至少包括一电压互感器。
[0023]一种电子灭弧装置，控制电路内置有微控制器，功率半导体器件的主回路连接电流传感器，电流传感器检测功率半导体器件的导通电流，用于检测触点断开，电压检测电路和电流传感器的输出信号传递至微控制器，微控制器至少有一输出信号传递至功率半导体器件的控制端，微控制器在检测到触点闭合时提供功率半导体器件导通控制信号，微控制器在检测到触点断开时关闭功率半导体器件导通控制信号。
[0024]一种电子灭弧装置，电压检测电路用于检测机械开关断开，控制电路在检测到机械开关断开时，关闭晶闸管导通控制信号。
[0025]一种电子灭弧装置，功率半导体器件为晶闸管。
[0026]其工作原理:本发明的电子灭弧装置，在与之并联的机械开关闭合工作过程中，电压检测电路用于检测机械开关的触点闭合，控制电路在机械开关的触点一发生闭合时，控制功率半导体器件导通，实现对机械开关的闭合弹跳灭弧；机械开关断开工作过程中，机械开关的触点先断开，控制电路控制功率半导体器件截止。
[0027]本发明设计合理，其基于机械开关的触点在接通过程中，只要发生弹跳时才会产生较大的电弧，通过电压检测电路用于检测机械开关的触点闭合，机械开关闭合过程中，机械开关的触点一发生闭合，电压检测电路再把信号传递给控制电路，使得控制电路控制功率半导体器件导通，实现对机械开关闭合弹跳灭弧的目的，由机械开关的触点先闭合，控制电路再控制功率半导体器件导通，大大减少了功率半导体器件的工作时间，以及减少接通负载大电流对功率半导体器件造成的冲击，功率半导体器件导通时间极短，即可起到对机械开关的闭合弹跳灭弧的作用，当机械开关断开工作过程中，机械触点先断开，控制电路控制功率半导体器件截止。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的实施例之一电路原理图。
[0029]图2是本发明的实施例之二电路原理图。
[0030]图3是本发明的实施例之二电路原理图。
[0031]图4是本发明的实施例之四电路原理图。
[0032]图5是本发明的实施例之五电路原理图。
【具体实施方式】
[0033]如图1所示，本发明的实施例之一，为一种用于单极机械开关灭弧的电子灭弧装置包括与机械开关SWl的触点两端并联的功率半导体器件TRl (为一晶闸管)、控制电路
(A)、电压检测电路(BI)及电流互感器CT。电压检测电路(BI)与功率半导体器件TRl的主回路并联，电压检测电路(BI)输出端与控制电路(A)连接，电流互感器CT与功率半导体器件TRl的主回路连接，电流互感器CT检测功率半导体器件TRl的导通电流，用于检测机械开关SWl的触点断开，功率半导体器件TRl的主回路两端分别与机械开关SWl的触点两端连接，Jl和J2分别为主回路的输入输出端点，机械开关SWl为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，J3为控制电路(A)电源输入端口。
[0034]电压检测电路(BI):包括限流电阻R1、光电耦合器OPTl ;光电耦合器OPTl的输入端通过限流电阻Rl与功率半导体器件TRl的主回路两端并联，光电耦合器OPTl的输出端与控制电路㈧连接。
[0035]工作过程:按本装置用于机械开关SWl灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关Sffl的触点断开的情况下，电压检测电路(BI)输入两端输入有交变电压，其输出端输出高低电平脉宽较为稳定，控制电路㈧根据电压检测电路(BI)提供的信号的脉宽识别出机械开关SWl的闭合，机械开关SWl的触点出现闭合情况时，控制电路(A)控制功率半导体器件TRl导通，实现对机械开关的触点闭合弹跳灭弧的目的，在对机械开关SWl的触点闭合弹跳灭弧过程中功率半导体器件TRl导通时间可短达I毫秒内；机械开关SWl断开的工作过程中，在电流互感器CT输出有功率半导体器件TRl导通信号时，即检测到机械开关SWl的触点断开，控制电路㈧控制功率半导体器件TRl截止，实现对机械开关断开灭弧的目的，功率半导体器件TRl在断开灭弧导通时间可短达半个周波。
[0036]在本实施例中，电压检测(BI)电路要采用全波电压检测电路，光电耦合器OPTl采用双发光二极管光电耦合器，也可以采用二个光电耦合器输入端反向并联使用。
[0037]如图2所示，本发明的实施例之二，为一种用于单极机械开关灭弧的电子灭弧装置，电压检测电路(BI)与功率半导体器件TRl (为一晶闸管)的主回路并联(即与功率半导体器件TRl的主回路的输入输出端连接)，电流互感器CT与功率半导体器件TRl的主回路连接，检测功率半导体器件TRl的导通电流，电流互感器CT的输出端与控制电路(A)连接，用于检测机械开关SWl的触点断开，机械开关SWl为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，J1、J2为主回路的输入输出端点，控制电路㈧通过(图2为内置，也可以为外置)的电子开关0PT2(为一带晶闸管输出的光电耦合器)与功率半导体器件TRl的驱动回路连接，功率半导体器件TRl导通的驱动信号由功率半导体器件TRl的主回路通过由电容Cl与电阻R2组成的串联电路传递给功率半导体器件TRl的控制极，电子开关0ΡΤ2串联在功率半导体器件TRl的驱动回路中，电子开关0ΡΤ2的电压输入端连接有限压器件RVl限压，用于保护电子开关0ΡΤ2，电压检测电路(BI)输出端与控制电路(A)连接，Jl和J2分别为主回路的输入输出端点，J3为控制电路(A)电源输入端口。
[0038]电压检测电路(BI):包括限流电阻R1、光电耦合器0ΡΤ1，光电耦合器OPTl的输入端通过限流电阻Rl与功率半导体器件TRl的主回路两端并联(即功率半导体器件TRl的主回路的输入输出端连接)。
[0039]控制电路㈧:J3端口用于输入工作电源，输入电源经变压器Tl、整流电路BRl整流、电容C2和C3滤波、ICl稳压、电容C4和C5滤波给微控制器MCU及其相关电路供电，微控制器MCU的P0.3 口连接有LED显示器件，用于状态显示，微控制器MCU的P0.1 口与电子开关0PT2的控制端连接，电流互感器CT的输出信号经BR2整流传递至微控制器MCU的P0.0 口，电压检测电路(BI)的输出信号连接至微控制器MCU的P0.2 口，控制电路(A)通过电子开关0PT2与功率半导体器件TRl的驱动回路连接，J4端口用于输入机械开关SWl同步信号的输入端口，本发明电子灭弧装置在双电源切换或电机正反转控制应用时，防止主回路被其他开关旁路，引起控制电路(A)误判。
[0040]工作过程:按本装置用于机械开关SWl灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关SWl的触点断开的情况下，电压检测电路(BI)输入两端输入有交变电压，电压检测电路(BI)的光电耦合器OPTl输出信号提供给微控制器MCU的P0.2 口，微控制器MCU通过对光电耦合器OPTl输出的脉宽进行测量和数据保存，保留其在低电平时的脉宽时间和高电平时的脉宽时间，机械开关SWl的触点出现闭合时，低电平的脉宽时间会变短和高电平的脉宽会变长，控制电路(A)的微控制器给出电子开关0PT2控制信号，用于克服机械开关SWl的触点闭合前功率半导体器件TRl提前导通，电子开关0PT2输出导通，在机械开关SWl的触点闭合的瞬间或出现弹跳，将在功率半导体器件TRl两端会产生很高的电压上升速率，电容Cl会通过较高的驱动电流，功率半导体器件TRl触发导通，实现机械开关SWl的触点闭合弹跳灭弧的目的；机械开关SWl断开过程，在机械开关SWl断开的瞬间，功率半导体器件TRl两端会产生较高的电压上升速率，电容Cl会通过较高的驱动电流，功率半导体器件TRl触发导通，电流通过功率半导体器件TRl旁路，实现机械开关SWl无电弧断开的目的，微控制器MCU的P0.0 口有电流互感器CT传递的电流信号输入，即检测到机械开关SWl断开，关闭电子开关0PT2控制信号；机械开关SWl断开过程，在机械开关SWl断开的瞬间，其两端刚好为电压的零点，功率半导体器件TRl不触发导通，电流不用通过功率半导体器件TRl旁路，此时电压检测电路(BI)可以用于检测机械开关SWl断开，微控制器MCU根据电压检测电路(BI)输入的电压信号，关闭电子开关0PT2的控制信号，功率半导体器件TRl不触发导通也可以实现机械开关SWl无电弧断开的目的。
[0041]在本实施例中，电压检测电路(BI)要采用全波电压检测电路，光电耦合器OPTl采用双发光二极管光电耦合器，也可以采用二个光电耦合器输入端反向并联使用，功率半导体器件TRl的主回路连接电流互感器CT，电流互感器CT检测功率半导体器件TRl的导通电流，用于检测触点断开，电压检测电路(BI)和电流互感器CT的输出信号传递至微控制器MCU,微控制器MCU至少有一输出信号传递至功率半导体器件TRl的控制端，微控制器MCU在检测到机械开关SWl的触点闭合时提供功率半导体器件TRl导通控制信号，微控制器MCU在检测到机械开关SWl的触点断开时关闭功率半导体器件TRl导通控制信号，在此微控制器MCU也可以用其它可编程器件替代，如可编程阵列等，工作原理相同。
[0042]在本实施例中具有以下优点:
[0043]1.电容Cl、电阻R2组成的串联电路在灭弧时起对功率半导体器件TRl传递驱动信号的作用，在机械开关SWl常开状态下，还可以起吸收瞬间过电压(注:该串联电路为通过器件(限压器件RVl)与功率半导体器件TRl的主回路的输入输出端并联)，用于保护功率半导体器件TR1，无需另加阻容吸收电路，简化了电路；利用电容两端电压不能突变的物理特征，在机械开关闭合或断开的瞬间，产生很高的电压上升速率，这里选用的电容容量很小，可零点几微法到零点零几微法即可，也可以通过大的电流驱动功率半导体器件导通，具有元器件不容易损坏、可靠性高、成本低、电路简单的优点；由于在工频条件下通过电容的工频电流较小，采用一限压器件或采用常闭的电子开关对通过电容的工频电流旁路，这样大大减轻了对电子开关的耐压要求，降低了电子开关的成本和提高了电子开关的可靠性；
[0044]2.控制电路㈧内置有微控制器MCU，可进一步简化电路。
[0045]3.功率半导体器件TRl的主回路连接电流互感器CT，电流互感器CT检测功率半导体器件TRl的导通电流，用于检测触点断开，可以大大减少功率半导体器件TRl的分断灭弧的导通时间。
[0046]4.电压检测电路(BI)用于检测机械开关SWl断开，在机械开关SWl断开的瞬间，其两端刚好为电压的零点，电流不用通过功率半导体器件TRl旁路，微控制器MCU根据电压检测电路(BI)输入的电压信号，关闭电子开关0PT2的控制信号，功率半导体器件TRl不触发导通也可以实现机械开关SWl无电弧断开的目的。
[0047]如图3所示，本发明的实施例之三，为一种用于三相两控式机械开关灭弧的电子灭弧装置(注:其三相负载的一相进线与另一相电源直接连接)，包括控制电路(A)、电流互感器CT、第一功率半导体器件TRl、第二功率半导体器件TR2、第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)。第一电压检测电路(BI)与第一功率半导体器件TRl的主回路并联，第二电压检测电路(B2)与第二功率半导体器件TR2的主回路并联，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)的输出端与控制电路(A)连接，电流互感器CT与第二功率半导体器件TR2的主回路连接，用于检测第二功率半导体器件TR2的导通电流，第一功率半导体器件TR1、第二功率半导体器件TR2的主回路两端分别与机械开关SWl的第一触点SW1-1、第二触点SW1-2两端连接，Jl和J3，J2和J4分别为二相主回路的输入输出端点，机械开关SWl为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，控制电路(A)电源输入端与二功率半导体TR1、TR2的主回路的输入端连接。
[0048]第一电压检测电路(BI):包括限流电阻R1、光电耦合器OPTl ;光电耦合器OPTl的输入端通过限流电阻Rl与第一功率半导体器件TRl的主回路两端并联，光电耦合器OPTl的输出端与控制电路㈧连接。
[0049]第二电压检测电路(B2):包括限流电阻R2、光电耦合器0PT2 ;光电耦合器0PT2的输入端通过限流电阻R2与第二功率半导体器件TR2的主回路两端并联，光电耦合器0PT2的输出端与控制电路㈧连接。
[0050]工作过程:按本装置用于机械开关SWl灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关Sffl的闭合工作过程中，由于三相电相位差为120度，在机械开关SWl的触点SW1-1、SW1-2闭合前，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)输出回路不同时截止，只要机械开关SWl的触点SW1-USW1-2出现闭合情况时，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)输出回路同时截止，控制电路(A)控制二功率半导体器件TR1、TR2导通，实现对机械开关闭合弹跳灭弧的目的，在对机械开关SWl闭合弹跳灭弧过程中二功率半导体器件TR1、TR2导通时间可短达I毫秒内；机械开关SWl断开的工作过程中，在电流互感器CT输出有功率半导体器件TR2导通信号时，控制电路(A)控制二功率半导体器件TR1、TR2截止，实现对机械开关断开灭弧的目的，二功率半导体器件TR1、TR2在断开灭弧导通时间可短达半个周波。
[0051 ] 在本实施例中，二电压检测电路要采用全波电压检测电路，光电耦合器OPTl、0PT2采用双发光二极管光电耦合器，也可以采用二个光电耦合器输入端反向并联使用。
[0052]如图4所示，本发明的实施例之四，为一种用于三相三控机械开关灭弧的电子灭弧装置，包括控制电路(A)、电流互感器CT、第一功率半导体器件TRl、第二功率半导体器件TR2、第三功率半导体器件TR3、第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)、第三电压检测电路(B3)。第一电压检测电路(BI)与第一功率半导体器件TRl的主回路并联，第二电压检测电路(B2)与第二功率半导体器件TR2的主回路并联，第三电压检测电路(B3)与第三功率半导体器件TR3的主回路并联，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)、第三电压检测电路(B3)的输出端与控制电路(A)连接，电流互感器CT与第二功率半导体器件TR2的主回路连接，用于检测第二功率半导体器件TR2的导通电流，功率半导体器件TR1、TR2、TR3的主回路两端分别与机械开关SWl的第一触点SW1-1、第二触点SW1-2、第三触点SW1-3两端连接，Jl和J4，J2和J5，J3和J6分别为三相主回路的输入输出端点，机械开关SWl为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，控制电路(A)电源输入端与功率半导体的主回路的输入端连接(注:可以选三功率半导体器件TR1、TR2、TR3的其中两只的主回路的输入端作为电源输入)。
[0053]第一电压检测电路(BI):包括限流电阻R1、光电耦合器OPTl ;光电耦合器OPTl的输入端通过限流电阻Rl与第一功率半导体器件TRl的主回路两端并联(即主回路的输入输出两端连接)，光电耦合器OPTl的输出端与控制电路(A)连接。
[0054]第二电压检测电路(B2):包括限流电阻R2、光电耦合器0PT2 ;光电耦合器0PT2的输入端通过限流电阻R2与第二功率半导体器件TR2的主回路两端并联，光电耦合器0PT2的输出端与控制电路㈧连接。
[0055]第三电压检测电路(B3):包括限流电阻R3、光电耦合器0PT3 ;光电耦合器0PT3的输入端通过限流电阻R3与第三功率半导体器件TR3的主回路两端并联，光电耦合器0PT3的输出端与控制电路㈧连接。
[0056]工作过程:按本装置用于机械开关SWl灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关Sffl的闭合工作过程中，在机械开关SWl的闭合前，由于三相电相位差为120度，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)、第三电压检测电路(B3)输出回路不同时截止，只要机械开关SWl的触点SW1-1、SW1-2、SW1_3出现闭合情况时，在三电压检测电路输出回路同时截止时，控制电路㈧控制三功率半导体器件TR1、TR2、TR3导通，实现对机械开关闭合弹跳灭弧的目的，在对机械开关SWl闭合弹跳灭弧过程中三功率半导体器件TR1、TR2、TR3导通时间可短达I毫秒内；机械开关SWl断开的工作过程中，在电流互感器CT输出有功率半导体器件TR2导通信号时，控制电路(A)控制三功率半导体器件TR1、TR2、TR3截止，实现对机械开关断开灭弧的目的，三功率半导体器件TR1、TR2、TR3在断开灭弧导通时间可短达半个周波。
[0057]在以上四个实施例中，功率半导体器件采用功率半导体器件为晶闸管，也可以采用其他类型的半导体器件，工作原理相同；电流互感器与功率半导体器件的主回路连接，检测功率半导体器件的导通电流，其具有以下优点:
[0058]1.利用与功率半导体器件连接的电流互感器反馈的电流信号，用于检测机械开关断开，在检测到机械开关断开时，控制电路控制功率半导体器件截止，实现功率半导体器件快速截止的目的，大大减少功率半导体器件在断开灭弧过程中的工作时间。
[0059]2.由于功率半导体器件通过电流工作时间短仅毫秒级，功率半导体器件的主回路导线很小也可以承载极大的工作电流，因此电流互感器可选用微型电流互感器，采用穿心连接方式，也可以直接采用主回路导线与电流互感器串联连接方式，电流互感器具有体积小、成本低的特点，方便与整个装置作为一个整体。
[0060]如图5所示，本发明的实施例之五，为一种用于三相两控式机械开关灭弧的电子灭弧装置(注:其三相负载的一相进线与另一相电源直接连接)，包括控制电路(A)、第一功率半导体器件TR1、第二功率半导体器件TR2、第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)。第一电压检测电路(BI)与第一功率半导体器件TRl的主回路并联，第二电压检测电路(B2)与第二功率半导体器件TR2的主回路并联，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)的输出端与控制电路㈧连接，功率半导体器件TR1、TR2的主回路两端分别与机械开关SWl的第一触点SW1-1、第二触点SW1-2两端连接，Jl和J3，J2和J4分别为二相主回路的输入输出端点，机械开关SWl为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，控制电路(A)电源输入端与二功率半导体TR1、TR2的主回路的输入端连接。
[0061]第一电压检测电路(BI):包括限流电阻R1、电压互感器Tl ;电压互感器Tl的输入端通过限流电阻Rl与第一功率半导体器件TRl的主回路两端并联，电压互感器Tl的输出端与控制电路㈧连接。
[0062]第二电压检测电路(B2):包括限流电阻R2、电压互感器T2 ;电压互感器T2的输入端通过限流电阻R2与第二功率半导体器件TR2的主回路两端并联，电压互感器T2的输出端与控制电路㈧连接。
[0063]工作过程:按本装置用于机械开关SWl灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关Sffl的闭合工作过程中，只要机械开关SWl的触点SW1-USW1-2出现闭合情况时，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)无电信号输出，控制电路(A)给出脉冲信号控制二功率半导体器件TR1、TR2导通，实现对机械开关闭合弹跳灭弧的目的，在对机械开关SWl闭合弹跳灭弧过程中二功率半导体器件TRl、TR2导通时间可短达I毫秒内；机械开关SWl断开的工作过程中，在第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)任一输出有电信号时，控制电路(A)给出脉冲信号控制二功率半导体器件TR1、TR2导通，实现对机械开关断开灭弧的目的，二功率半导体器件TR1、TR2在断开灭弧导通时间可短达半个周波。
[0064]在本实施例中，第一电压检测电路(BI)、第二电压检测电路(B2)用于检测机械开关SWl的触点SW1-USW1-2闭合和断开，二电压检测电路采用了电压互感器，对机械开关断开检测具有很快的响应速度，减少了本装置在断开灭弧的滞后时间。
[0065]以上实施例电压检测电路的输入端都是与功率半导体器件的主回路的输入输出两端连接，当负载不是为电机或电容时或不频繁投切此类储能负载时，电压检测电路输入端可以与功率半导体器件的主回路负载端连接，工作原理相同；以上实施例检测电流的电流传感器采用了电流互感器，具有成本低的优点，也可以其他检测电流的电流传感器，如霍尔传感器等。
[0066]本发明电子灭弧装置的控制电路由于通过对机械开关的触点闭合状态进行了检测，无需通过接触器控制线圈得到同步信号，控制电路的输入电源可由功率半导体器件的主回路的输入端提供的接线方式，有利于用于断路器等无操作控制线圈的机械开关灭弧，具有接线少、适应范围广的特点。
【权利要求】
1.一种电子灭弧装置，其包括与机械开关的触点两端并联的功率半导体器件，其特征是: 所述功率半导体器件的主回路连接电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与控制电路连接，所述电压检测电路用于检测所述触点闭合； 所述控制电路与所述功率半导体器件的控制端连接，所述控制电路在检测到所述触点闭合时提供所述功率半导体器件导通控制信号，用于所述触点闭合弹跳灭弧。
2.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路为全波电压检测电路。
3.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路包括第一电压检测电路、第二电压检测电路；所述功率半导体器件包括第一功率半导体器件、第二功率半导体器件；所述触点包括第一触点、第二触点；所述第一电压检测电路与所述第一功率半导体器件的主回路并联，所述第一功率半导体器件的主回路两端用于与所述第一触点两端并联；所述第二电压检测电路与所述第二功率半导体器件的主回路并联，所述第二功率半导体器件的主回路两端用于与所述第二触点两端并联。
4.根据权利要求3所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路包括第三电压检测电路；所述功率半导体器件包括第三功率半导体器件；所述触点包括第三触点；所述第三电压检测电路与所述第三功率半导体器件的主回路并联，所述第三功率半导体器件的主回路两端用于与所述第三触点两端并联。
5.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件的主回路连接电流传感器，所述电流传感器的输出端与所述控制电路连接，所述电流传感器通过检测所述功率半导体器件的导通电流，用于检测所述触点断开，所述控制电路在检测到所述触点断开时关闭所述功率半导体器件导通控制信号。
6.根据权利要求5所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电流传感器为电流互感器。
7.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路通过至少一电子开关与所述功率半导体器件的驱动回路连接，驱动所述功率半导体器件导通的驱动信号由所述功率半导体器件的主回路通过由电容与电阻组成的串联电路传递至所述功率半导体器件的控制极，所述电子开关用于控制所述驱动信号。
8.根据权利要求7所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电子开关为光电耦合器。
9.根据权利要求7所述的电子灭弧装置，其特征是:所述串联电路通过器件并联在所述晶闸管的主回路的输入输出两端。
10.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路包括一电阻、一光电耦合器，所述电阻与所述光电耦合器的控制端连接。
11.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路内置有可编程器件。
12.根据权利要求11所述的电子灭弧装置，其特征是:所述可编程器件为微控制器。
13.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路的输入电源由所述功率半导体器件的主回路的输入端提供。
14.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路有用于输入所述机械开关同步信号的输入端口。
15.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路的输入端与所述功率半导体器件的主回路的输入输出两端连接。
16.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路的输入端与所述功率半导体器件的主回路负载端连接。
17.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路用于检测所述触点断开，所述控制电路在检测到所述触点断开时，提供所述功率半导体器件脉冲信号。
18.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路至少包括一电压互感器。
19.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路内置有微控制器，所述功率半导体器件的主回路连接电流传感器，所述电流传感器检测所述功率半导体器件的导通电流，用于检测所述触点断开，所述电压检测电路和所述电流传感器的输出信号传递至所述微控制器，所述微控制器至少有一输出信号传递至所述功率半导体器件的控制端，所述微控制器在检测到所述触点闭合时提供所述功率半导体器件导通控制信号，所述微控制器在检测到所述触点断开时关闭所述功率半导体器件导通控制信号。
20.根据权利要求1所述的电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路用于检测所述机械开关断开，所述控制电路在检测到所述机械开关断开时，关闭所述晶闸管导通控制信号。
21.根据权利要求1至20任一权利要求所述的电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件为晶闸管。
【文档编号】H01H9/30GK104392859SQ201410719920
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月22日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】郭桥石 申请人:广州市金矢电子有限公司