电容耦合式灭弧电路及装置制造方法
【专利摘要】本发明电容耦合式灭弧电路及装置属于电学领域，特别是一种适合于对各种机械开关作为灭弧用途的电容耦合式灭弧电路及装置，电容耦合式灭弧电路包括与机械开关两端并联的晶闸管，驱动晶闸管导通的驱动信号由晶闸管的主回路通过电容传递至晶闸管的控制极，晶闸管的控制极的驱动信号回路至少连接一电子开关，本发明电容耦合式灭弧电路具有灭弧效果好、可靠性高的特点；本发明电容耦合式灭弧装置由一控制电路与电容耦合式灭弧电路的电子开关连接，具有晶闸管导通时间短的特点。
【专利说明】电容耦合式灭弧电路及装置
【技术领域】
[0001]本发明电容耦合式灭弧电路及装置属于电学领域，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容耦合式灭弧电路及装置。
【背景技术】
[0002]目前在电气控制系统中，广泛使用接触器、继电器等机械开关对负载进行接通分断控制，但由于普通灭弧用途的灭弧栅，需要电弧拉到一定长度，才能起作用，存在灭弧效果差，通断负载时电弧大，导致机械开关容易烧损，电寿命短的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于避免现有灭弧栅的不足而提供一种可以应用于机械开关灭弧，灭弧效果好、可靠性高的电容耦合式灭弧电路及装置。
[0004]实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的:
[0005]一种电容耦合式灭弧电路，其包括与机械开关两端并联的晶闸管，驱动晶闸管导通的驱动信号由晶闸管的主回路通过电容传递至晶闸管的控制极；驱动信号的回路至少连接一电子开关。
[0006]一种电容耦合式灭弧电路，电容与一电阻组成串联电路，驱动信号经串联电路、电子开关连接至晶闸管的控制极。
[0007]—种电容耦合式灭弧电路，电子开关连接有用于保护电子开关的限压器件。
[0008]一种电容耦合式灭弧电路，电子开关的耐压值小于晶闸管的主回路两端的工作电压。
[0009]一种电容耦合式灭弧电路，电子开关为半导体开关。
[0010]一种电容耦合式灭弧电路，电子开关为光电耦合器或光电耦合器驱动晶体管电路。
[0011 ] 一种电容耦合式灭弧电路，晶闸管为单向晶闸管，单向晶闸管包括第一单向晶闸管、第二单向晶闸管，第一单向晶闸管与第二单向晶闸管反向并联；电子开关包括第一电子开关、第二电子开关；电容与一电阻组成串联电路，第一单向晶闸管的控制极通过第一电子开关与串联电路一端相连接，第二单向晶闸管的控制极通过第二电子开关与串联电路另一端相连接，第一电子开关和第二电子开关分别连接有第一限压器件、第二限压器件。
[0012]一种电容耦合式灭弧电路，第一限压器件和第二限压器件为稳压二极管或稳压二极管等效器件；第一限压器件的阴极与第一电子开关的电压输入端连接，第一限压器件的阳极与第一单向晶闸管的阴极连接；第二限压器件的阴极与第二电子开关的电压输入端连接，第二限压器件的阳极与第二单向晶闸管的阴极连接。
[0013]一种电容耦合式灭弧电路，晶闸管为双向晶闸管，驱动信号由双向晶闸管的第二阳极通过电容传递至双向晶闸管的控制极。
[0014]一种电容耦合式灭弧电路，晶闸管为单向晶闸管，驱动信号由单向晶闸管的阳极通过电容传递至单向晶闸管的控制极。
[0015]一种电容耦合式灭弧电路，晶闸管的主回路两端电压过零或为零时，电子开关输出端处于驱动信号能传递至晶闸管的控制极的工作状态。
[0016]一种电容耦合式灭弧电路，机械开关常开状态下，通过电容的电流小于晶闸管的触发电流。
[0017]一种电容耦合式灭弧电路，电容与电容与至少一限流元件串联串联电路，串联电路通过电子开关或限压器件连接在晶闸管的主回路的输入端与输出端之间。
[0018]一种电容耦合式灭弧电路，电子开关为带过零输出的电子开关。
[0019]一种电容耦合式灭弧电路，驱动信号为机械开关弹跳或分断时产生的通过电容的电流。
[0020]一种电容耦合式灭弧装置，其包括以上的电容耦合式灭弧电路，包括控制电路，控制电路与电子开关的控制端连接。
[0021]一种电容耦合式灭弧装置，晶闸管的主回路连接一电流传感器，电流传感器的输出端与控制电路连接，电流传感器检测晶闸管的导通电流，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。
[0022]一种电容耦合式灭弧装置，机械开关的主回路连接一电流传感器，电流传感器检测通过机械开关的电流，用于检测机械开关断开；电流传感器的输出端与控制电路连接，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。
[0023]一种电容耦合式灭弧装置，控制电路通过电流传感器检测到机械开关闭合时，提供晶闸管导通控制信号，用于机械开关闭合弹跳灭弧。
[0024]一种电容耦合式灭弧装置，电流传感器为电流互感器。
[0025]一种电容耦合式灭弧装置，晶闸管连接一电压检测电路，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机械开关闭合，控制电路在检测到机械开关闭合时提供晶闸管导通控制信号。
[0026]一种电容耦合式灭弧装置，控制电路通过电压检测电路检测到机械开关闭合时提供晶闸管导通控制信号，用于机械开关闭合弹跳灭弧。
[0027]—种电容耦合式灭弧装置，电压检测电路的输入端与晶闸管的主回路的输入输出端连接。
[0028]一种电容耦合式灭弧装置，电压检测电路的输入端与晶闸管的主回路负载端连接。
[0029]一种电容耦合式灭弧装置，晶闸管的主回路两端连接一电压检测电路，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。
[0030]一种电容耦合式灭弧装置，晶闸管的主回路两端连接一电压检测电路，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晶闸管的主回路两端的电压信号，控制电路在检测到晶闸管的主回路两端电压过零或为零时，提供晶闸管导通控制信号。
[0031]—种电容稱合式灭弧装置，电压检测电路包括一电阻、一光电稱合器，电阻与光电耦合器的控制端连接。
[0032]本发明电容耦合式灭弧电路工作原理:驱动晶闸管导通的驱动信号由晶闸管的主回路通过电容提供，在与晶闸管两端连接的机械开关动作时产生的电压突变，使得电容通过大的电流来驱动晶闸管导通，对通过机械开关的电流进行旁路，起对机械开关灭弧的作用，晶闸管的驱动回路连接的电子开关，用于控制驱动信号。
[0033]本发明电容耦合式灭弧装置工作原理:由控制电路与上面电子开关的控制端连接，用于提供电子开关的控制信号，控制晶闸管导通或关断。
[0034]工作过程:与晶闸管并联的机械开关闭合时，提供电子开关控制信号，电子开关输出端处于晶闸管的驱动信号能传递至晶闸管的控制极的工作状态，在机械开关闭合的出现弹跳，将在晶闸管两端会产生很高的电压上升速率，电容会通过较高的驱动电流，由此驱动电流作为晶闸管的驱动信号，晶闸管触发导通，实现机械开关闭合弹跳灭弧的目的；机械开关断开过程，在机械开关断开的瞬间，晶闸管两端会产生较高的电压上升速率，电容会通过较高的驱动电流，晶闸管触发导通，电流通过晶闸管旁路，实现机械开关无电弧断开的目的，然后关闭电子开关的控制信号。
[0035]本发明电容耦合式灭弧电路设计合理，电容在灭弧时对晶闸管传递驱动信号，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可以很小，零点几微法到零点零几微法即可，也可以获得大的驱动电流驱动晶闸管导通，具有灭弧效果好、可靠性高的优点。
[0036]本发明电容耦合式灭弧装置利用控制电路与电容耦合式灭弧电路的电子开关相连接，其具有晶闸管导通时间短、可靠性高的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本发明电容耦合式灭弧电路的实施例之一电路原理图。
[0038]图2是本发明电容耦合式灭弧电路的实施例之二电路原理图。
[0039]图3是本发明电容耦合式灭弧电路的实施例之三电路原理图。
[0040]图4是本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之一电路原理图。
[0041]图5是本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之二电路原理图。
[0042]图6是本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之三电路原理图。
【具体实施方式】
[0043]如图1所不,为本发明一种电容稱合式灭弧电路的实施例之一,机械开关SWl为与晶闸管TRl并联的需要灭弧的机械开关，Jl、J2为主回路的输入输出端点，驱动晶闸管TRl导通的驱动信号由晶闸管TRl的主回路通过限流电阻R1、电容Cl组成的串联电路、电子开关OPTl (即一带晶闸管输出的光电耦合器)连接到其控制极(注:本实施例晶闸管TRl为双向晶闸管，其驱动信号由晶闸管TRl的第二阳极通过电容Cl提供)，电子开关OPTl的连接有限压器件RVl限压，用于保护电子开关0PT1。
[0044]工作过程:在机械开关SWl闭合过程中，其两端电压过零或为零时，输入控制信号使得电子开关OPTl导通，用于克服机械开关SWl闭合前晶闸管TRl提前导通，在机械开关SWl闭合的时如出现闭合弹跳，将在晶闸管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，由此驱动电流作为驱动晶闸管TRl导通的驱动信号，晶闸管TRl触发导通，实现机械开关SWl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，晶闸管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，由此驱动电流作为驱动晶闸管TRl导通的驱动信号，晶闸管TRl触发导通，电流通过晶闸管TRl旁路，实现机械开关SWl无电弧断开的目的，然后关闭电子开关OPTl控制信号；机械开关SWl断开过程，在机械开关SWl断开的瞬间，刚好为电压的零点，晶闸管TRl不触发导通，主回路电流不用通过晶闸管TRl旁路，也可以实现机械开关SWl无电弧断开的目的。
[0045]应当理解的是，当电子开关OPTl为没有内置过零输出的电子开关时，在机械开关Sffl闭合过程中，机械开关SWl两端电压过零或为零时，输入控制信号给电子开关OPTl控制端，这样用于避免机械开关SWl闭合前，晶闸管TRl提前导通，防止接通瞬间大电流对晶闸管TRl冲击；当电子开关OPTl选用内置过零输出的电子开关时，比如型号为M0C3083的光电耦合器，可以直接提前输入控制信号给电子开关OPTl。
[0046]在此实施例中，电子开关OPTl与电容Cl之间连接一限压器件RVl (限压值几伏到几十伏即可，如限压值太高限压器件功率要大大增加，也可以采用两只几伏的稳压二极管反方向串联。)，可以进一步降低电子开关OPTl的耐压要求并提高了其可靠性；电子开关OPTl的输入端用于连接外部控制信号，当机械开关SWl为继电器等带驱动线圈的机械开关时且电子开关OPTl选用带过零输出的光电耦合器(如M0C3083)时，控制信号可以直接由驱动线圈的电源通过一个限流电阻提供；限流电阻Rl用于限制通过电容Cl瞬间过大电流，减少瞬间冲击电流对晶闸管TR1、电子开关OPTl的影响。注:当晶闸管TRl的主回路两端工作电压远低于电子开关OPTl的耐压值时，可以省略限压器件RV1。
[0047]如图2所示，为本发明一种电容耦合式灭弧电路的实施例之二，机械开关SWl为与晶闸管TRl连接的需要灭弧的机械开关，Jl、J2为主回路的输入输出端点，驱动晶闸管TRl导通的驱动信号由晶闸管TRl的主回路通过限流电阻R1、电容Cl组成的串联电路连接到其控制极(注:本实施例晶闸管TRl为双向晶闸管，其驱动/[目号由晶闸管TRl的主回路Tl极提供)，与驱动信号回路连接的电子开关OPTI (选用CPC1117、CPC1219等常闭输出光电耦合器)，用于旁路机械开关SWl常开状态下通过电容Cl的电流(静态工频电流)。
[0048]工作过程:在机械开关SWl闭合过程中且其两端电压过零或为零时，提供电子开关OPTl控制信号(用于克服机械开关SWl闭合前晶闸管TRl提前导通)，电子开关OPTl输出截止，在机械开关SWl闭合时出现闭合弹跳，将在晶闸管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，由此驱动电流作为驱动晶闸管TRl导通的驱动信号，晶闸管TRl触发导通，实现机械开关SWl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，晶闸管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，由此驱动电流作为驱动晶闸管TRl导通的驱动信号，晶闸管TRl触发导通，电流通过晶闸管TRl旁路，实现机械开关SWl无电弧断开的目的，然后关闭电子开关OPTl控制信号，晶闸管TRl导通的驱动信号通过电子开关OPTl旁路；机械开关SWl断开过程，在机械开关SWl断开的瞬间，刚好为电压的零点，晶闸管TRl不触发导通，电流不用通过晶闸管TRl旁路，也可以实现机械开关SWl无电弧断开的目的。
[0049]在此实施例中，电子开关OPTI的输入端用于连接外部控制信号，限流电阻Rl用于限制通过电容Cl瞬间过大电流，减少瞬间冲击电流对晶闸管TR1、电子开关OPTl的影响。
[0050]如图3所示，为本发明一种电容耦合式灭弧电路的实施例之三，晶闸管为单向晶闸管，单向晶闸管包括第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2反向并联(驱动第一单向晶闸管SCRl和第二单向晶闸管SCR2的导通的驱动信号由各自的阳极通过电容Cl提供)，机械开关SWl为与第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2相连接的需要灭弧的机械开关，JU J2为主回路的输入输出端点，第一单向晶闸管SCRl控制极通过第一电子开关OPTl (为一光电耦合器驱动晶体管电路)通过限流电阻Rl与电容Cl组成的串联电路一端相连接，第二单向晶闸管SCR2控制极通过第二电子开关0PT2(为一光电耦合器驱动晶体管电路)与串联电路的另一端相连接，第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2的电压输入端分别连接有第一限压器件Zl (稳压二极管)、第二限压器件Ζ2 (稳压二极管)，第一限压器件Zl的阴极与第一电子开关OPTl的电压输入端连接，第一限压器件Zl的阳极与第一单向晶闸管SCRl的阴极连接，第二限压器件Ζ2的阴极与第二电子开关0ΡΤ2的电压输入端连接，第二限压器件Ζ2的阳极与第二单向晶闸管SCR2的阴极连接，限流电阻Rl用于限制通过电容Cl瞬间过大电流，减少瞬间电流对第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2、第一电子开关OPTl、第二电子开关0ΡΤ2的冲击影响。
[0051]工作过程:在机械开关SWl闭合过程中且其两端电压过零或为零时输入控制信号提供第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2，用于克服机械开关闭合前第一单向晶闸管SCRl、第二单向晶闸管SCR2提前导通，当第一电子开关OPTl、第二电子开关0ΡΤ2选用光电耦合器如M0C3083等内置过零输出的电子开关时，可以直接提前输入控制信号给第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2，机械开关SWl的闭合过程中，第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2输出端导通，在机械开关SWl闭合时出现闭合弹跳，将在第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2两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，第一单向晶闸管SCRl、第二单向晶闸管SCR2根据其相对应的电压相位触发导通(实际工作过程中，只需一个导通即可)，实现机械开关SWl闭合弹跳灭弧的目的；在机械开关SWl断开的工作过程中，机械开关SWl断开的瞬间，第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2两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，第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2根据其相对应的电压相位触发导通，电流通过第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2旁路(实际工作过程中，只需一个导通即可)，实现机械开关SWl无电弧断开，然后关闭第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2控制信号。
[0052]在此实施例中，在图3中，在机械开关SWl常开状态下，二限压器件Zl、Ζ2对通过电容Cl的工频电流旁路，用于对第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2输入电压限压；第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2采用普通光电耦合器驱动晶体管电路作为电子开关，具有更好的瞬间大电流导通能力；二限压器件Ζ1、Ζ2(限压值几伏即可)采用稳压二极管不但有限压的作用并具有单向导电性，为电容Cl提供驱动电流通道，降低第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2的耐压要求并提高了其可靠性，第一电子开关0ΡΤ1、第二电子开关0ΡΤ2的控制输入端用于连接外部控制信号。
[0053]在以上三个实施例中的本发明电容耦合式灭弧电路具有以下优点:
[0054]1.电容Cl、电阻Rl (电阻Rl也可以用其他限流元件)组成的串联电路在灭弧时起对晶闸管传递驱动信号的作用，该串联电路通过限压器件(见图1、图3)或电子开关(见图2)连接在晶闸管的主回路的输入端与输出端之间，在机械开关SWl常开状态下，还可以起吸收瞬间过电压作用，保护晶闸管，无需另加阻容吸收电路，简化了电路，在高压灭弧中应用时，把本发明的电容耦合式灭弧电路几个串联使用即可。
[0055]2.电容在灭弧时对晶闸管传递驱动信号，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可以很小，零点几微法到零点零几微法即可，也可以获得大的驱动电流驱动晶闸管导通，由于在工频条件下通过电容的工频电流较小，采用限压器件(见图1、图3)或电子开关(见图2)对通过电容的工频电流进行旁路，这样大大减轻了对电子开关的耐压要求和降低了电子开关两端的dv/dt，电子开关的额定耐压值可选用小于机械开关两端的工作电压，降低了电子开关的成本和提闻了电子开关的可罪性。
[0056]3.如需要机械开关闭合弹跳灭弧且需要晶闸管不在机械开关闭合前导通，机械开关常开状态下，设计电容容值时，通过电容的电流要小于晶闸管的触发电流且电子开关在晶闸管两端电压过零或为零时，电子开关输出端处于驱动晶闸管导通的驱动信号能传递至晶闸管的控制极的工作状态(电子开关输出端导通或截止状态)，克服机械开关闭合前晶闸管导通，用于机械开关闭合弹跳灭弧，减少负载在接通瞬间大电流对晶闸管的冲击。
[0057]4.在机械开关两端电压为零点时，机械开关断开晶闸管导通时间可以为零。
[0058]如图4所示，为本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之一，其包括电容耦合式灭弧电路(B)，还包括控制电路(A)、电压检测电路(C)、电流互感器CT1，J1、J2为主回路的输入输出端点，电流互感器CTl与电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管(注:此实施例为单向晶闸管SCR1、SCR2，除特别说明，以下简称为晶闸管)主回路连接(为穿心连接，也可以串联连接)，电流互感器CTl检测晶闸管的导通电流，同时用于检测机械开关SWl断开，电流互感器CTl输出端与控制电路(A)连接，控制电路(A)在机械开关SWl断开过程中，如晶闸管存在导通电流，即检测到机械开关SWl断开时，控制晶闸管截止，电阻R2与光电耦合器0PT3组成一电压检测电路(C)，电阻R2与光电耦合器0PT3输入端串联，该串联回路连接在晶闸管的主回路的输入输出端，电压检测电路(C)输出端与控制电路㈧连接，电压检测电路(C)用于检测机械开关SWl闭合和机械开关SWl断开，机械开关SWl为与电容耦合式灭弧电路
(B)相连接的需要灭弧的机械开关。
[0059]工作过程:控制电路(A)在机械开关SWl闭合过程中且其两端电压在非交流电压零点而出现零点时(即机械开关SWl发生了闭合)，提供电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通控制信号，机械开关SWl的闭合过程中，在机械开关SWl闭合时出现闭合弹跳，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通，实现机械开关SWl闭合弹跳灭弧的目的；在机械开关SWl断开的工作过程中，机械开关SWl断开的瞬间，如机械开关SWl两端电压不为零，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管两端会产生较高的电压上升速率，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通，实现机械开关SWl无电弧断开，控制电路㈧在电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管存在导通电流，即通过电流互感器CTl检测到机械开关SWl断开时，关断电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管的导通控制信号，晶闸管快速截止，如果在机械开关SWl断开的瞬间为电压的零点，则电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管不导通，这时电压检测电路(C)可以用于检测机械开关SWl断开，控制电路(A)根据电压检测电路(C)提供的电压信号，关闭电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管的导通控制信号，防止电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管在机械开关SWl断开的条件下误导通。
[0060]本发明电容耦合式灭弧装置实施例之一具有以下优点:
[0061]1.通过电压检测电路(C)实时的检测机械开关SWl闭合，避免电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管在检测机械开关SWl闭合前导通，减少接通大电流对晶闸管的冲击和减少晶闸管的不必要导通时间；同理，电压检测电路(C)也可以用于检测晶闸管的主回路两端的电压过零点，控制电路(A)在电压过零时或为零时，提供晶闸管导通的控制信号，来避免电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管在检测机械开关SWl闭合前导通，减少接通大电流对晶闸管的冲击和减少晶闸管的不必要导通时间。
[0062]2.电压检测电路(C)用于检测机械开关SWl断开，如果在机械开关SWl断开的瞬间为电压的零点(机械开关SWl无电弧断开)，则电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管不导通，这时控制电路㈧根据电压检测电路(C)提供的电压信号，关闭电容耦合式灭弧电路
(B)的晶闸管的导通控制信号，防止电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管在机械开关SWl断开的条件下误导通，具有在机械开关SWl两端电压为零点时断开，晶闸管导通时间可以为零的优点。
[0063]3.本装置连接的机械开关SWl —旦断开，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管马上导通，本装置利用与电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管连接的电流传感器CTl反馈的电流信号，控制电路㈧立即控制电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管截止，实现晶闸管快速截止的目的，导通时间可以做到短达半个周波，即可做到准确可靠灭弧的目的，这极大提高了本发明电容耦合式灭弧装置的晶闸管利用率及本发明电容耦合式灭弧装置的可靠性、实用性和经济性。
[0064]4.由于通过电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通电流工作时间极短仅毫秒级，晶闸管的主回路导线很小也可以承载极大的工作电流，因此电流传感器CTl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，方便与整个装置做成一个整体。
[0065]如图5所示，为本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之二，其包括电容耦合式灭弧电路(B)，还包括控制电路(A)、电压检测电路(C)、电流互感器CTl，Jl、J2为主回路的输入输出端点，电流互感器CTl与电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管(注:此实施例为单向晶闸管SCR1、SCR2，除特别说明，以下简称为晶闸管)主回路连接(为穿心连接，也可以串联连接)，检测晶闸管的导通电流，用于检测机械开关SWl断开，电流互感器CTl输出信号连接至控制电路(A)，控制电路(A)在机械开关SWl断开过程中，如晶闸管存在导通电流，即检测到机械开关SWl断开时，控制晶闸管截止，电阻R2与光电耦合器0PT3组成一电压检测电路
(C)，电阻R2与光电耦合器0PT3输入端串联，J2、J4为晶闸管的主回路负载端，该串联回路连接在J2、J4负载端，电压检测电路(C)输出端与控制电路㈧连接，电压检测电路(C)用于检测机械开关SWl闭合，机械开关SWl为与电容耦合式灭弧电路(B)相连接的需要灭弧的机械开关。
[0066]工作过程:控制电路(A)在机械开关SWl闭合过程中且通过电压检测电路(C)检测到有电压信号时，即检测到机械开关SWl闭合时，提供电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通控制信号(用于克服机械开关闭合前晶闸管提前导通)，机械开关SWl的闭合过程中，在机械开关SWl闭合的瞬间出现弹跳，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通，实现机械开关SWl闭合弹跳灭弧的目的；在机械开关SWl断开的工作过程中，机械开关SWl断开的瞬间，如机械开关SWl两端电压不为零，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管两端会产生较高的电压上升速率，电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管导通，实现机械开关SWl无电弧断开，控制电路㈧在电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管存在导通电流，即通过电流互感器CTl检测到机械开关SWl断开时，关断电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管的导通控制信号，晶闸管快速截止。
[0067]本发明电容耦合式灭弧装置实施例之二具有以下优点:
[0068]1.通过电压检测电路(C)实时的检测机械开关SWl闭合，避免电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管在检测机械开关SWl闭合前导通，减少接通大电流对晶闸管的冲击和减少晶闸管的不必要导通时间。
[0069]2.本装置连接的机械开关SWl —旦断开，电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管马上导通，本装置利用与电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管连接的电流传感器CTl反馈的电流信号，控制电路㈧立即控制电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管截止，实现晶闸管快速截止的目的，导通时间可以做到短达半个周波，即可做到准确可靠灭弧的目的，这极大提高了本发明电容耦合式灭弧装置的晶闸管利用率及本发明电容耦合式灭弧装置的可靠性、实用性和经济性。
[0070]3.由于通过电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管导通电流工作时间极短仅毫秒级，晶闸管的主回路导线很小也可以承载极大的工作电流，因此电流传感器CTl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，方便与整个装置做成一个整体。
[0071]如图6所示，为本发明电容耦合式灭弧装置的实施例之三，其包括电容耦合式灭弧电路(B)，还包括控制电路(A)、电流互感器CT1，J1、J2为主回路的输入输出端点，电流互感器CTl与机械开关SWl主回路连接(为穿心连接，也可以串联连接)，电流互感器CTl检测通过机械开关SWl的导通电流，用于检测机械开关SWl断开和闭合，电流互感器CTl输出信号连接至控制电路(A)，控制电路(A)在机械开关SWl存在导通电流时控制晶闸管(注:此实施例为单向晶闸管SCR1、SCR2，除特别说明，以下简称为晶闸管)导通，机械开关SWl为与电容耦合式灭弧电路(B)相连接的需要灭弧的机械开关。
[0072]工作过程:在机械开关SWl闭合过程中，在机械开关SWl存在导通电流时，控制电路(A)通过电流互感器CTl检测到机械开关SWl闭合，提供电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通控制信号(用于克服机械开关闭合前晶闸管提前导通)，实现机械开关SWl闭合弹跳灭弧的目的；在机械开关SWl断开的工作过程中，机械开关SWl断开的瞬间，机械开关Sffl导通电流通过电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管旁路，实现机械开关SWl无电弧断开，在机械开关SWl不存在导通电流时，即控制电路(A)通过电流互感器CTl检测到机械开关Sffl断开，控制电路㈧关闭电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管的导通控制信号，晶闸管快速截止。
[0073]本发明电容耦合式灭弧装置实施例之三还具有以下优点:
[0074]1.通过电流互感器CTl检测机械开关SWl的导通电流，实时检测机械开关SWl闭合或断开过程，机械开关SWl —旦闭合，控制电路(A)立即提供电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管导通控制信号，机械开关出现弹跳时，电流通过晶闸管旁路，实现电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管极短的导通时间快速灭弧的目的，避免电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管在检测机械开关SWl闭合前导通，减少接通大电流对晶闸管的冲击和减少晶闸管的不必要导通时间。
[0075]2.机械开关SWl断开过程中，通过机械开关SWl的电流经电容耦合式灭弧电路(B)的晶闸管旁路，机械开关SWl无电弧断开，电流互感器CTl无电流信号输出，控制电路(A)关闭电容耦合式灭弧电路⑶的晶闸管导通控制信号，晶闸管截止，实现晶闸管极短的导通时间快速灭弧的目的，导通时间可以做到短达半个周波，这极大提高了灭弧装置的晶闸管利用率及灭弧装置的可靠性、实用性和经济性。
[0076]应当理解的是，在图4和图5电容耦合式灭弧装置的实施例中，电容耦合式灭弧电路(B)采用了具体的一种电容耦合式灭弧电路，但实际应用中，可以采用图1到图3任一电容耦合式灭弧电路。
【权利要求】
1.一种电容耦合式灭弧电路，其包括与机械开关两端并联的晶闸管，驱动所述晶闸管导通的驱动信号由所述晶闸管的主回路通过电容传递至所述晶闸管的控制极；所述驱动信号的回路至少连接一电子开关。
2.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电容与一电阻组成串联电路，所述驱动信号经所述串联电路、所述电子开关连接至所述晶闸管的控制极。
3.根据权利要求2所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电子开关连接有用于保护所述电子开关的限压器件。
4.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电子开关的耐压值小于所述晶闸管的主回路两端的工作电压。
5.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电子开关为半导体开关。
6.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电子开关为光电耦合器或光电耦合器驱动晶体管电路。
7.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述晶闸管为单向晶闸管，所述单向晶闸管包括第一单向晶闸管、第二单向晶闸管，所述第一单向晶闸管与所述第二单向晶闸管反向并联；所述电子开关包括第一电子开关、第二电子开关；所述电容与一电阻组成串联电路，所述第一单向晶闸管的控制极通过所述第一电子开关与所述串联电路一端相连接，所述第二单向晶闸管的控制极通过所述第二电子开关与所述串联电路另一端相连接，所述第一电子开关和所述第二电子开关分别连接有第一限压器件、第二限压器件。
8.根据权利要求7所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述第一限压器件和所述第二限压器件为稳压二极管或稳压二极管等效器件；所述第一限压器件的阴极与所述第一电子开关的电压输入端连接，所述第一限压器件的阳极与所述第一单向晶闸管的阴极连接；所述第二限压器件的阴极与所述第二电子开关的电压输入端连接，所述第二限压器件的阳极与所述第二单向晶闸管的阴极连接。
9.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述晶闸管为双向晶闸管，所述驱动信号由所述双向晶闸管的第二阳极通过所述电容传递至所述双向晶闸管的控制极。
10.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述晶闸管为单向晶闸管，所述所述驱动信号由所述单向晶闸管的阳极通过所述电容传递至所述单向晶闸管的控制极。
11.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述晶闸管的主回路两端电压过零或为零时，所述电子开关输出端处于所述驱动信号能传递至所述晶闸管的控制极的工作状态。
12.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述机械开关常开状态下，通过所述电容的电流小于所述晶闸管的触发电流。
13.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电容与至少一限流元件串联，所述串联电路通过所述电子开关或限压器件连接在所述晶闸管的主回路的输入端与输出端之间。
14.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述电子开关为带过零输出的电子开关。
15.根据权利要求1所述的电容耦合式灭弧电路，其特征是:所述驱动信号为所述机械开关闭合弹跳或分断时产生的通过所述电容的电流。
16.一种电容耦合式灭弧装置，其特征是:其包括权利要求1至14任一权利要求所述的电容耦合式灭弧电路，还包括至少一控制电路，所述控制电路与所述电子开关的控制端连接。
17.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述晶闸管的主回路连接一电流传感器，所述电流传感器的输出端与所述控制电路连接，所述电流传感器检测所述晶闸管的导通电流，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。
18.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述机械开关的主回路连接一电流传感器，所述电流传感器检测通过所述机械开关的电流，用于检测所述机械开关断开；所述电流传感器的输出端与所述控制电路连接，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。
19.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述机械开关的主回路连接一电流传感器，所述电流传感器检测通过所述机械开关的电流，用于检测所述机械开关闭合；所述电流传感器的输出端与所述控制电路连接，所述控制电路在检测到所述机械开关闭合时，提供所述晶闸管导通控制信号。
20.根据权利要求19所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述控制电路通过所述电流传感器检测到所述机械开关闭合时，提供所述晶闸管导通控制信号，用于所述机械开关闭合弹跳灭弧。
21.根据权利要求17至20任一权利要求所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述电流传感器为电流互感器。
22.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述晶闸管连接一电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述控制电路连接，所述电压检测电路用于检测所述机械开关闭合，所述控制电路在检测到所述机械开关闭合时提供所述晶闸管导通控制信号。
23.根据权利要求22所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述控制电路通过所述电压检测电路检测到所述机械开关闭合时提供所述晶闸管导通控制信号，用于所述机械开关闭合弹跳灭弧。
24.根据权利要求22所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路的输入端与所述晶闸管的主回路的输入输出端连接。
25.根据权利要求22所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路的输入端与所述晶闸管的主回路负载端连接。
26.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述晶闸管的主回路两端连接一电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述控制电路连接，所述电压检测电路用于检测所述晶闸管的主回路两端的电压信号，所述控制电路在检测到所述晶闸管的主回路两端电压过零或为零时，提供所述晶闸管导通控制信号。
27.根据权利要求16所述的电容耦合式灭弧装置，其特征是:所述晶闸管的主回路两端连接一电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述控制电路连接，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。
28.根据权利要求21至27任一权利要求所述的电容耦合式灭弧装置，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。
【文档编号】H01H9/30GK104392860SQ201410719956
【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