一种基于三相电流独立过零关断的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种交流电流负载电路中开关控制装置，具体的涉及一种基于三相电流独立过零关断的控制装置。
【背景技术】
[0002]传统交流配电系统中，采用触点式开关，机械式断路器串联在供电回路中实现电能分配。机械式触点部件经常动作形成机械磨损，触点经常开断较大的电流形成了弧光，影响开关的寿命。而且，在接通和关断负载回路的瞬间，由于电压和电流突变产生的电弧容易烧蚀触点，造成电磁干扰，增大通态电阻，使开关本身发热量增加，影响用电设备的可靠性。有效的办法是采用电流过零分断的机构替代机械触点式配电开关，避免了在大电流情况下触点拉弧的现象产生，显著延长了工作寿命。目前采用较多晶闸管作为交流固态功率开关，虽然晶闸管开通快，可实现过零触发，但工作频率低、关断时间较长，特别是在回路电流很大的情况下，如短路状态下，仍需等到过零触发，流过晶闸管的电流持续时间过长，容易造成热损伤，另一方面，晶闸管的导通压降较大，高电压系统中不适用，自身散热要求高。当前最先进的办法是采用以功率MOSFET为基础控制永磁断路器来克服晶闸管的缺点。功率MOSFET是一种以栅源极间电压控制漏源极间电流来驱动双稳态永磁线圈触发真空管的功率元件。随着功率MOSFET制造工艺快速发展，器件在满足通流量的情况下导通电阻可低至几毫欧，可显著降低导通压降和功率损耗。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，可以显著降低了功率损耗，消除电磁干扰带来的对设备寿命的影响。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，包括三路独立且结构相同的绝缘栅场效应管控制电路，每路绝缘栅场效应管控制电路分别连接三相交流电中的一相，每路所述绝缘栅场效应管控制电路均包括光耦合器U、微处理器MCU、三极管S、三极管T、绝缘栅场效应管Q和分闸线圈L;
[0005]所述光耦合器U的第一输入端与电源VCC相连，第二输入端通过电阻Rl与所述微处理器MCU相连，第一输出端与所述三极管S的集电极相连，第二输出端分别与所述三极管S的基极和三极管T的基极相连;所述三极管S的发射极与所述三极管T的发射极相连，所述三极管S的基极与发射极之间连接有电阻R2;所述三极管T的集电极与所述绝缘栅场效应管Q的源极相连，所述三极管T的基极和集电极之间连接有电阻R3;所述绝缘栅场效应管Q的门极分别与所述三极管S的发射极和三极管T的发射极相连，所述绝缘栅场效应管Q的漏极与所述分闸线圈L的一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的源极通过电容C与所述分闸线圈L的另一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的门极与源极之间连接有电阻R4。
[0006]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述绝缘栅场效应管Q为N沟道绝缘栅场效应管。
[0008]进一步，所述N沟道绝缘栅场效应管采用的是功率MOSFET。
[0009]进一步，所述光耦合器U由光电二极管L和三极管K构成，所述光电二极管L的正极为所述光親合器的第一输入端，所述光电二极管L的负极为所述光親合器的第二输入端，所述三极管K的集电极为所述光親合器的第一输出端，所述三极管K的发射极为所述光親合器的第二输出端。
[00? O]进一步，所述电容C的正极接分闸线圈L的正极，所述电容C的负极接接所述绝缘栅场效应管Q的源极。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型一种基于三相电流独立过零关断的控制装置采用的三相机构的触发回路完全独立，相互之间无任何关联，克服了原先的三相同时触发的弊端，显著降低功率损耗，消除电磁干扰带来的对设备寿命的影响；同时绝缘栅场效应管采用双阀值触发电路，防止绝缘栅场效应管误触发，增强过零关断的整体可靠性。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型一种基于三相电流独立过零关断的控制装置的结构框图；
[0013]图2为本实用新型一种基于三相电流独立过零关断的控制装置的绝缘栅场效应管控制电路的电路结构图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0015]如图1所示，一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，包括三路独立且结构相同的绝缘栅场效应管控制电路，每路绝缘栅场效应管控制电路分别连接三相交流电中的一相，即相互独立且结构相同的第一绝缘栅场效应管控制电路、第二绝缘栅场效应管控制电路和第三绝缘栅场效应管控制电路，第一、第二、第三绝缘栅场效应管控制电路分别对应控制三相电中的第一相电、第二相电和第三相电。其中，所述第一、第二、第三绝缘栅场效应管控制电路的结构均如图2所示，包括光耦合器U、微处理器MCU、三极管S、三极管T、绝缘栅场效应管Q和分闸线圈L。所述光親合器U由光电二极管L和三极管K构成，所述光电二极管L的正极为所述光親合器的第一输入端，所述光电二极管L的负极为所述光親合器的第二输入端，所述三极管K的集电极为所述光耦合器的第一输出端，所述三极管K的发射极为所述光親合器的第二输出端;所述光親合器U的第一输入端与电源VCC相连，所述光親合器U的第二输入端通过电阻Rl与所述微处理器MCU相连，所述光耦合器U的第一输出端与所述三极管S的集电极相连，所述光耦合器U的第二输出端分别与所述三极管S的基极和三极管T的基极相连，所述三极管S的发射极与所述三极管T的发射极相连，所述三极管S的基极与发射极之间连接有电阻R2，所述三极管T的集电极与所述绝缘栅场效应管Q的源极相连，所述三极管T的基极和集电极之间连接有电阻R3，所述绝缘栅场效应管Q的门极分别与所述三极管S的发射极和三极管T的发射极相连，所述绝缘栅场效应管Q的漏极与所述分闸线圈L的一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的源极通过电容C与所述分闸线圈L的另一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的门极与源极之间连接有电阻R4。
[0016]在本具体实施例中，所述绝缘栅场效应管Q为N沟道绝缘栅场效应管。所述N沟道绝缘栅场效应管采用的是功率MOSFET。所述绝缘栅场效应管Q的漏极与所述分闸线圈L的负极相连，所述绝缘栅场效应管Q的源极通过电容C与所述分闸线圈L的正极相连。所述电容C的正极接分闸线圈L的正极，所述电容C的负极接接所述绝缘栅场效应管Q的源极。
[0017]下面结合图2描述本实用新型的工作原理，由于所述第一、第二、第三绝缘栅场效应管控制电路的结构均相同，下面就选择其中任一个电路进行描述。
[0018]当微处理器M⑶输出的控制信号为高电平时，光耦耦合器U截止不会动作，三极管T是PNP 9012型号的三极管，依靠PNP 9012型号三极管T的特性，三极管T的集电极和发射极导通，绝缘栅场效应管Q的门极被可靠的拉在GND，绝缘栅场效应管Q禁止动作，即绝缘栅场效应管Q的漏极和源极截止，也就是分闸线圈L上面无法加载直流电压，以至分闸线圈无法动作，保证三相交流电中的一相电路畅通；当微处理器MCU输出的控制信号为低电平时，光耦合器U会被导通，三极管S是NPN 9013型号的三极管，依靠NPN 9013型号的三极管S的特性，三极管S导通，三极管T截止，绝缘栅场效应管Q的门极被触发，绝缘栅场效应管Q导通动作，即绝缘栅场效应管Q的漏极和源极之间导通，分闸线圈L上面加载直流电压，也就是说分闸线圈L动作，分闸线圈L可以顺利的切断电流实现三相交流中的一相电路独立过零关断。分闸线圈L的动作时间和施加的直流电压有直接关系，绝缘栅场效应管Q动作的时间直接和微处理器输出的低电平的保持时间有关系，微处理器MCU控制低电平保持的时间，从而实现对分闸线圈L的精确控制，实现过零关断。
[0019]本实用新型一种基于三相电流独立过零关断的控制装置采用的三相机构的触发回路完全独立，相互之间无任何关联，克服了原先的三相同时触发的弊端，显著降低功率损耗，消除电磁干扰带来的对设备寿命的影响；同时绝缘栅场效应管采用双阀值触发电路，防止绝缘栅场效应管误触发，增强过零关断的整体可靠性。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，其特征在于:包括三路独立且结构相同的绝缘栅场效应管控制电路，每路绝缘栅场效应管控制电路分别连接三相交流电中的一相，每路所述绝缘栅场效应管控制电路均包括光耦合器U、微处理器MCU、三极管S、三极管T、绝缘栅场效应管Q和分闸线圈L; 所述光耦合器U的第一输入端与电源VCC相连，第二输入端通过电阻Rl与所述微处理器MCU相连，第一输出端与所述三极管S的集电极相连，第二输出端分别与所述三极管S的基极和三极管T的基极相连;所述三极管S的发射极与所述三极管T的发射极相连，所述三极管S的基极与发射极之间连接有电阻R2;所述三极管T的集电极与所述绝缘栅场效应管Q的源极相连，所述三极管T的基极和集电极之间连接有电阻R3;所述绝缘栅场效应管Q的门极分别与所述三极管S的发射极和三极管T的发射极相连，所述绝缘栅场效应管Q的漏极与所述分闸线圈L的一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的源极通过电容C与所述分闸线圈L的另一端相连，所述绝缘栅场效应管Q的门极与源极之间连接有电阻R4。2.根据权利要求1所述的一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，其特征在于:所述绝缘栅场效应管Q为N沟道绝缘栅场效应管。3.根据权利要求2所述的一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，其特征在于:所述N沟道绝缘栅场效应管采用的是功率MOSFET。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，其特征在于:所述光親合器U由光电二极管L和三极管K构成，所述光电二极管L的正极为所述光親合器的第一输入端，所述光电二极管L的负极为所述光親合器的第二输入端，所述三极管K的集电极为所述光耦合器的第一输出端，所述三极管K的发射极为所述光耦合器的第二输出端。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，其特征在于:所述电容C的正极与所述分闸线圈L相连，所述电容C的负极与所述绝缘栅场效应管Q的源极相连。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于三相电流独立过零关断的控制装置，包括三路独立且结构相同的绝缘栅场效应管控制电路，绝缘栅场效应管控制电路包括光耦合器U、微处理器MCU、三极管S、三极管T、绝缘栅场效应管Q和分闸线圈L，光耦合器U的输入端分别与三相电流源和微处理器MCU相连，光耦合器U的输出端分别与三极管S和三极管T相连，三极管S与所述三极管T相连，绝缘栅场效应管分别与三极管S和三极管T相连，绝缘栅场效应管Q与分闸线圈L相连。本实用新型采用的三相机构的触发回路完全独立，相互之间无任何关联，克服了原先的三相同时触发的弊端，显著降低功率损耗，消除电磁干扰带来的对设备寿命的影响。
【IPC分类】H02J13/00
【公开号】CN205385349
【申请号】CN201620192909
【发明人】谢凡, 葛学海, 赵冬鸣, 花永涛
【申请人】开封市测控技术有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年3月14日