用于电气开关中的稳压电源组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种用于在电源与电负载之间打开和关闭导电路径的电气开关。尤其地，本发明涉及一种适合于操作这种电气开关的稳压电源组件。
【背景技术】
[0002]在传统的电气开关中，至少一个活动触点相对于至少一对固定触点位移，以便建立或中断在电源侧与负荷侧固定触点之间的导电路径。电源侧和负荷侧固定触点分别连接至电源和电负载。包括电磁组件以提供驱动力，以便在接通操作期间，促使活动触点从打开位置根据要求移动到关闭位置。此外，包括偏置机构，以便提供偏置力，用于在切断操作期间，使活动触点从关闭位置返回打开位置。
[0003]一种典型的电磁组件包括磁框架，该框架包括称为‘磁轭’的固定部分以及称为‘电枢’(有时也称为‘衔铁’)的活动部分。磁轭和电枢具有互补结构，在对立的端部之间具有空气间隙。电磁组件的电枢耦合至活动触点，并且使用偏置机构与磁轭保持隔开的关系。磁轭与电磁线圈相关联。在接通操作期间，通过电源组件使电磁线圈通电，以便通过磁轭并且因此通过电枢建立磁通量，以便电枢在磁力的影响下移动，抵抗由偏置机构施加的偏置力，从而提供驱动力，以使活动触点从其打开位置移动到关闭位置。在切断操作期间，电源组件对电磁线圈断电，以便在由偏置机构施加的偏置力的影响下，活动触点返回打开位置。
[0004]在各种工业应用中，需要电气开关来处理高电负载，在相应较高的电压下，电流的范围从几百安培到甚至几千安培。
[0005]在本领域中众所周知，在每个切换操作期间，电气开关易于在相应的固定和活动触点之间形成电弧。这种电弧形成可以对触点造成大幅损害。因此，重要的是，在切换操作期间，采取可能的措施来尽可能减少在触点之间形成电弧。而且，迫切需要确保甚至在产生时，尽快消灭电弧。
[0006]在现有技术中，采用一种方法，来在切断操作期间，在中断穿过其中的电流的同时，缓解电弧形成以及对电气开关造成损害这一问题，该方法用于确保活动触点尽快地与相应的固定触点分开。
[0007]例如，从US 5，910，890中，已知这样一种解决方案。上述专利公开了一种用于电气开关装置的控制电路，该电路具有由电磁线圈操作的一组触点。
[0008]控制电路包括第一和第二输入终端，用于接收控制信号，来操作电气切换装置。
[0009]第一晶体管具有导电路径，该路径与在第一和第二控制终端之间的电磁线圈串联。控制器将一系列电脉冲施加于第一晶体管的控制终端，以便将该晶体管切换成导通状态，并且将电流脉冲施加于线圈中。
[0010]反激电路具有串联的第一二极管和第二晶体管，用于在第一晶体管不导电时，为在电磁线圈中产生的电流提供与电磁线圈平行的导电路径。第二晶体管由控制信号偏置到第一导通状态。在从第一和第二输入终端中去除控制信号后，第二晶体管由在电磁线圈中产生的电流偏置到第二导电状态内，第二导通状态比第一导通状态具有更小的导电性。因此，第一导通状态用于在电脉冲的发生之间保持由线圈产生的电磁场。在希望停用开关装置时，第二导电状态在电磁线圈中产生的电流的路径中产生电压降。该操作消耗了大量功率来快速耗尽线圈储存的磁场，这造成快速打开开关触点。
[0011]虽然在为了避免电弧形成所进行的切断操作期间，可取地实现快速打开，但是根据各种现有技术，不受控制地打开电气开关(在上述专利中也进行了例证)，具有几个缺点。
[0012]在切断操作期间，在对电磁组件断电以便去除驱动力时，在由偏置机构施加的偏置力的影响下，电气开关从关闭位置转换成打开位置。在该转换期间，提供给各种活动元件(主要是电枢和活动触点)的能量变得过高，从而在其内产生不期望的机械应力。这种机械应力不利地影响电气开关的使用寿命。在极端情况下，这种不受控制的打开可以不利地促使活动触点朝着相应的固定触点弹回，这会不期望地造成在活动和固定触点之间形成电弧。
[0013]现在要理解的是，很难确保通过这种方式来进行切断操作，以便满足相互矛盾的要求:实现快速打开电气开关，但是为实现这些要求，减少由提供给各种活动元件的能量造成的机械损害。
[0014]各种现有技术电气开关仅仅集中于在切断操作期间实现快速打开，而不提供任何措施来消除由其产生的机械损害。
[0015]有鉴于此，需要一种电气开关，该电气开关适合于调节从其关闭位置到打开位置的转换。可取的是，电气开关适合于在从关闭位置转换成打开位置的同时，不仅在相应的活动和固定触点之间确保快速分离，以便尽可能减少其间的电弧形成，而且还调节在电气开关内提供给各种活动元件的(例如，一个或多个活动触点、电枢等)能量，以便消除对其造成的任何机械损害。
【发明内容】
[0016]因此，本发明的一个目标在于，提供一种适用于电气开关中的稳压电源组件，以便有效地调节和优化从关闭位置到打开位置的转换。
[0017]由根据权利要求1和8所述的适用于电气开关的稳压电源组件、根据权利要求11和13所述的用于提供适用于电气开关的稳压电源的方法、以及根据权利要求15所述的电气开关实现本发明的目标。在相应的从属权利要求中解决了本发明的其他实施方式。
[0018]电气开关包括至少一对固定触点以及至少一个活动触点。电气开关还包括电磁组件，该电磁组件配置为在其打开位置与关闭位置之间移动所述活动触点。
[0019]在本发明的第一方面，提供了一种适用于电气开关的稳压电源组件。
[0020]根据本发明的一个实施方式，稳压电源组件包括开关装置、续流装置以及控制装置。开关装置与电磁组件串联，并且被配置为在高阻抗模式与低阻抗模式之间切换，用于调节通过电磁组件的激励电流。续流装置与所述电磁组件并联，以提供用于所述激励电流的续流电流流动路径。续流装置在高阻抗模式和低阻抗模式的一个中可操作。控制装置被配置为在从所述关闭位置转换成所述打开位置期间，在高阻抗模式中操作所述开关装置，并且用于在从所述关闭位置转换成所述打开位置期间，在第一时间段内在所述高阻抗模式中并且在第二时间段内在所述低阻抗模式中，操作所述续流装置。
[0021]根据本发明的一个替换的实施方式，稳压电源组件包括整流装置、开关装置、续流装置以及控制装置。整流装置被配置为在一对输入终端上接收输入电压，并且在一对输出终端上从其中生成输出电压。所述输出终端连接至所述电磁组件，用于为其提供激励电流。开关装置与所述电磁组件串联，并且被配置为在高阻抗模式与低阻抗模式之间切换，用于调节所述激励电流。续流装置与所述电磁组件并联，以提供用于所述激励电流的续流电流流动路径。续流装置在高阻抗模式和低阻抗模式的一个中可操作。控制装置被配置为在从所述关闭位置转换成所述打开位置期间的第一时间段内，在各个所述高阻抗模式中操作所述开关装置和所述续流装置中的每个，并且进一步被配置为在从所述关闭位置转换成所述打开位置期间的第二时间段内，在各个低阻抗模式中操作所述开关装置和所述续流装置中的至少一个。
[0022]在本发明的第二方面，提供了一种用于提供适用于电气开关中的稳压电源的方法。
[0023]根据本发明的一个实施方式，提供了与电磁组件串联的开关装置。开关装置被配置为在高阻抗模式与低阻抗模式之间切换，用于调节通过所述电磁组件的激励电流。此外，还提供了与电磁组件并联的续流装置。续流装置被配置为给激励电流提供续流电流流动路径；并且在高阻抗模式和低阻抗模式的一个中可操作。在从关闭位置转换成打开位置期间，在高阻抗模式中操作开关装置，并且进一步，在从关闭位置转换成打开位置期间，在第一时间段内在高阻抗模式中并且在第二时间段内在低阻抗模式中，操作所述续流装置。
[0024]根据本发明的一个替换的实施方式，提供了整流装置以及开关装置和续流装置。整流装置被配置为在一对输入终端上接收输入电压，并且在一对输出终端上从其中生成输出电压。输出终端连接至电磁组件，用于为其提供激励电流。开关装置与电磁组件串联，并且被配置为在高阻抗模式与低阻抗模式之间切换，用于调节激励电流。续流装置与电磁组件并联，以提供用于激励电流的续流电流流动路径，并且在高阻抗模式和低阻抗模式的一个中可操作。在从关闭位置转换成打开位置期间的第一时间段内，在各高阻抗模式中操作开关装置和续流装置中的每个，并且进一步地，在从关闭位置转换成打开位置期间的第二时间段内，在各低阻抗模式中操作开关装置和续流装置中的至少一个。
[0025]在本发明的第三方面，提供了一种包括在本发明的第一方面中叙述的稳压电源组件的电气开关。如在本文中所叙述的，稳压电源组件根据本发明的第二方面进行操作。
[0026]因此，本发明提供了一种适用于电气开关的稳压电源组件、一种用于提供适用于电气开关的稳压电源的方法、以及一种电气开关，该电气开关包括稳压电源组件并且根据所述的方法进行操作。
[0027]本发明有利于有效地调节从关闭位置到打开位置的转换，以便在第一时间段内，一个或多个活动触点较快速地从相应的固定触点中移开。在第一时间段之后的第二时间段内，调节提供给各种活动元件的能量，以便实现“软打开”。
[0028]这种有效的调节进