电流反馈式电子灭弧装置制造方法
【专利摘要】本实用新型电流反馈式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流反馈式电子灭弧装置，包括与机械开关并联的功率半导体器件、供电电路，功率半导体器件的主回路连接一电流传感器，用于检测机械开关断开；电流传感器的输出信号连接至控制电路，功率半导体器件的控制端与控制电路连接；供电电路与控制电路连接，供电电路为控制电路供电；控制电路在检测到机械开关断开时控制功率半导体器件关断，本实用新型电流反馈式电子灭弧装置具有功率半导体器件导通时间短且可靠性高的优点。
【专利说明】电流反馈式电子灭弧装置
【技术领域】
[0001]本实用新型的电流反馈式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流反馈式电子灭弧装置。
【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，导致触点容易烧损的缺点。
[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”;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，采用晶闸管与接触器机械开关并联的方式，供电电源与接触器的控制线圈连接，接触器机械开关分断前，提供一个控制晶闸管导通的驱动信号，在接触器的控制线圈失电，当机械开关在分离时，晶闸管导通，通过供电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。
[0004]由于从接触器的控制线圈失电到机械开关分断，有一段不确定延时时间，为确保机械开关分断之后晶闸管才关断以保证可靠灭弧，晶闸管需要导通时间较长(一般在几十毫秒以上)，这种采用机械开关分断后延时关闭控制信号的控制方式灭弧，势必会增加晶闸管不必要多余的导通工作时间，晶闸管的导通工作时间长，导致整个灭弧装置的过载能力差、可靠性低。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于避免现有电子灭弧装置的不足之处而提供一种功率半导体器件导通时间短且可靠性高的电流反馈式电子灭弧装置。
[0006]实现本实用新型的目的是通过以下技术方案来达到的:一种电流反馈式电子灭弧装置，其包括供电电路、与机械开关并联的功率半导体器件，功率半导体器件的主回路连接一电流传感器，用于检测机械开关断开；电流传感器的输出信号连接至控制电路，控制电路与功率半导体器件的控制端连接；控制电路与供电电路连接，供电电路为控制电路供电；控制电路在检测到机械开关断开时控制功率半导体器件关断。
[0007]一种电流反馈式电子灭弧装置，电流传感器用于检测功率半导体器件的导通电流，电流传感器为电流互感器。
[0008]一种电流反馈式电子灭弧装置，电流互感器工作在非线性状态。
[0009]一种电流反馈式电子灭弧装置，电流互感器工作在饱和状态。
[0010]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制电路包括一触发开关，电流互感器输出信号连接至触发开关的输入端。
[0011]一种电流反馈式电子灭弧装置，触发开关与供电电路的输出回路连接，触发开关用于对供电电路的输出回路旁路放电。
[0012]一种电流反馈式电子灭弧装置，电流互感器的输出信号通过整流电路连接至触发开关的输入端。
[0013]一种电流反馈式电子灭弧装置，触发开关为晶闸管、带晶闸管输出的光电耦合器或晶闸管等效电路。
[0014]一种电流反馈式电子灭弧装置，功率半导体器件的主回路两端并联有电压检测电路，电压检测电路的输出端与触发开关连接，用于控制触发开关截止。
[0015]一种电流反馈式电子灭弧装置，触发开关连接一延时电子开关，延时电子开关在机械开关闭合过程中，用于屏蔽触发开关。
[0016]一种电流反馈式电子灭弧装置，触发开关输入端连接一过载电流检测电路。
[0017]一种电流反馈式电子灭弧装置，过载电流检测电路包括一检测过载电流的电流互感器，检测过载电流的电流互感器输出信号通过整流电路、限压器件连接至触发开关的输入端，检测过载电流的电流互感器的输出回路连接一负载电阻。
[0018]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制电路包括一控制开关，控制开关的输出端与功率半导体器件的控制端连接，用于控制功率半导体器件的驱动信号连接至功率半导体器件的控制端。
[0019]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制开关的控制端与触发开关连接。
[0020]一种电流反馈式电子灭弧装置，供电电路与控制开关连接，用于驱动控制开关。
[0021]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制电路还包括振荡电路、变压器、整流滤波电路，振荡电路通过变压器、整流滤波电路、控制开关与功率半导体器件的控制端连接。
[0022]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制开关为光电耦合器或电磁继电器。
[0023]一种电流反馈式电子灭弧装置，功率半导体器件的主回路两端并联电压检测电路，电压检测电路的输出端与供电电路或控制电路连接。
[0024]—种电流反馈式电子灭弧装置，电压检测电路用于对供电电路旁路。
[0025]—种电流反馈式电子灭弧装置，电压检测电路用于控制供电电路的输出回路旁路放电。
[0026]一种电流反馈式电子灭弧装置，功率半导体器件的主回路并联一电压检测电路，电压检测电路的输出端与控制电路或供电电路连接，电压检测电路用于检测机械开关闭合，控制电路在机械开关闭合时提供功率半导体器件导通的控制信号，用于控制机械开关闭合弹跳灭弧。
[0027]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制电路通过控制开关与功率半导体器件连接。
[0028]一种电流反馈式电子灭弧装置，控制开关为电磁继电器。
[0029]一种电流反馈式电子灭弧装置，电磁继电器的线圈驱动回路中连接用于抑制线圈反向电流的电路。
[0030]一种电流反馈式电子灭弧装置，功率半导体器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件。
[0031]一种电流反馈式电子灭弧装置，半控型半导体器件为晶闸管。
[0032]其工作原理:本实用新型电流反馈式电子灭弧装置在与之并联的机械开关分断的工作过程中，先提供功率半导体器件控制端驱动信号，当机械开关两端的电压大到可以使功率半导体器件导通时，功率半导体器件导通，在机械开关分断的瞬间，电流通过功率半导体器件旁路，机械开关无电弧分断；当功率半导体器件导通一有电流通过时，与功率半导体器件连接的电流传感器获得电流信号，电流信号由电流传感器反馈给控制电路，控制电路马上控制功率半导体器件截止，使功率半导体器件可以在很短的导通时间实现可靠灭弧的目的。
[0033]本实用新型设计合理，电流传感器与功率半导体器件的主回路连接，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，本装置连接的机械开关一旦分断，功率半导体器件马上导通，本装置利用与功率半导体器件连接的电流传感器反馈的电流信号，控制电路立即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。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本实用新型的实施例之一电路原理图。
[0035]图2是本实用新型的实施例之二电路原理图。
[0036]图3是本实用新型的实施例之三电路原理图。
[0037]图4是本实用新型的实施例之四电路原理图。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示，为本实用新型的电流反馈式电子灭弧装置的之一实施例，其包括:功率半导体器件K、供电电路(S)、电流互感器CT、控制电路(A)、电压检测电路(B)。与本装置连接的机械开关SW1为所需灭弧的机械开关，Jl、J2端为功率半导体器件K与机械开关SW1连接的共同输入端点和输出端点。
[0039]功率半导体器件K:为一晶闸管，晶闸管K的驱动回路与控制电路(A)连接，晶闸管K的驱动能量由晶闸管K的主回路通过控制电路㈧的控制回路连接至晶闸管K的触发极。
[0040]供电电路⑶:输入电源由晶闸管K的主回路输出端点J2提供，J3端点为连接负载的另一电源端点，输入电源经电阻R1压降、整流电路BR1整流，电容C1储能滤波、电阻R2，为控制电路㈧的控制开关OPT2驱动供电。
[0041]电流互感器CT:电流互感器CT与晶闸管K的主回路连接(图为穿心连接，也可以串联连接，工作原理相同)。
[0042]控制电路㈧:包括一个触发开关OPT3(为一带晶闸管输出的光电耦合器)和控制开关ΟΡΤ2 (为一带晶闸管输出的光电耦合器)，触发开关ΟΡΤ3的输入端与电流互感器CT输出端连接，触发开关ΟΡΤ3输出端与控制开关ΟΡΤ2的驱动回路连接，触发开关ΟΡΤ3输出端、控制开关ΟΡΤ2的驱动回路与供电电路(S)输出回路连接，控制电路(Α)通过控制开关ΟΡΤ2与晶闸管Κ的驱动回路连接；
[0043]电压检测电路⑶:包括限流电阻R3、光电耦合器ΟΡΤ1，光电耦合器ΟΡΤ1输入端通过限流电阻R3与晶闸管Κ的主回路两端连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出与控制电路(Α)连接，即与供电电路⑶的输出回路连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出信号控制供电电路⑶输出回路旁路放电(注:当光电耦合器ΟΡΤ1为带晶闸管输出的光电耦合器时，光电耦合器ΟΡΤ1的输出端也可以与整流电路BR1交流输入端连接，对供电电路(S)旁路，工作原理相同)。
[0044]工作过程:按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，机械开关SW1闭合，供电电路(S)得电，交流电源通过电阻R1压降，经整流电路BR1整流对电容C1充电然后驱动控制开关OPT2输出导通，由于机械开关SW1已闭合，晶闸管K并无电流通过，当机械开关SW1的断开时，晶闸管K的驱动电流通过控制电路(A)的控制开关OPT2和限流电阻R4驱动晶闸管K导通，在晶闸管K有电流通过时，与之串联连接的电流互感器CT输出信号触发控制电路(A)的触发开关OPT3导通对供电电路(S)的输出回路旁路放电，控制开关OPT2的驱动信号被旁路，晶闸管K在电流过零时自行关闭；供电电路⑶的滤波电容C1的电荷迅速通过电阻R2、控制电路㈧的触发开关OPT3放电，在晶闸管K截止后当电压检测电路⑶检测到有电压时，输出对供电电路(S)输出回路旁路放电，使控制电路(A)的触发开关OPT3复位截止，为下次工作循环做准备。
[0045]此实施例一中，功率半导体器件采用双向晶闸管，同时控制开关OPT2采用带晶闸管输出的光电耦合器，具有驱动能耗低、关闭速度快、功率半导体器件导通时间短、成本低、电路简单的特点；触发开关OPT3为一带晶闸管输出的光电耦合器，该器件最好采用双发光二极管输入的器件或采用单发光二极管输入的器件时前面加一全波整流电路，这样可以缩短晶闸管K半个周波的导通工作时间，进一步的提高晶闸管K的可靠性和经济性；晶闸管K触发回路的限流电阻R4非必需，如晶闸管K内置限流电阻时可以省略。通过电压检测电路(B)的应用，不但可以对触发开关OPT3复位截止，同时可以对供电电路(S)输出回路旁路，大大提高了本实用新型电流反馈式电子灭弧装置的二次灭弧响应速度。
[0046]如图2所示，为本实用新型的电流反馈式电子灭弧装置的之二实施例，其包括:功率半导体器件Kl、K2、供电电路(S)、电流互感器CT1、控制电路(A)、电压检测电路⑶、过载电流检测电路(C);机械开关SW1为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，J1、J2端为功率半导体器件Kl、K2主回路与机械开关SW1连接的共同输入输出端点。
[0047]功率半导体器件K1、K2:采用两只晶闸管Κ1、Κ2(注:为单向晶闸管)反向并联，晶闸管Kl、Κ2的驱动能量由主回路通过控制电路的控制回路提供给晶闸管Kl、Κ2触发极；
[0048]电流互感器CT1:电流互感器CT1与晶闸管Kl、Κ2主回路连接(图为穿心连接也可以串联连接，工作原理相同)；
[0049]控制电路(Α):包括一个触发开关SCR(为一单向晶闸管)和控制开关RY1(为一电磁继电器)，触发开关SCR的输入端通过整流电路BR2与电流互感器CT1输出端连接，触发开关SCR、控制开关RY1的驱动回路与供电电路⑶的输出回路连接，控制电路㈧通过控制开关RY1与晶闸管Kl、Κ2的驱动回路连接，控制开关RY1的控制线圈连接有抑制继电器线圈反向电流电路(F);
[0050]供电电路⑶:输入电源由晶闸管Κ1、Κ2的主回路输出端点J2提供，J3端点为连接负载的另一电源端点，输入电源经电容C2压降、电阻R1限流、整流电路BR1整流，C1储能滤波、电阻R2为控制电路(Α)的控制开关RY1驱动供电；
[0051]电压检测电路(Β):包括限流电阻R3、光电耦合器ΟΡΤ1，光电耦合器ΟΡΤ1输入端通过限流电阻R3与晶闸管Κ1、Κ2的主回路两端连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出与控制电路(Α)连接，即与供电电路⑶的输出回路连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出信号控制供电电路(S)输出回路旁路放电(注:当光电耦合器ΟΡΤ1为带晶闸管输出的光电耦合器时，光电耦合器ΟΡΤ1的输出端也可以与整流电路BR1交流输入端连接，对供电电路(S)旁路，工作原理相同)。
[0052]过载电流检测电路(C):检测电路包括一检测过载电流的电流互感器CT2(注:检测过载电流的互感器CT2用于与负载主回路连接)，检测过载电流的电流互感器CT2输出信号通过整流电路BR3、负载电阻R7、限压半导体器件Z3连接至控制电路(A)的触发开关SCR的输入端。
[0053]工作过程:按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，机械开关SW1闭合，供电电路(S)得电，交流电源通过电容C2压降、电阻R1限流，经整流电路BR1整流对电容C1充电，驱动控制开关RY1输出接点闭合，由于机械开关SW1已闭合，晶闸管Kl、K2并无电流通过，当机械开关SW1的分断，晶闸管Kl、K2的驱动电流通过控制电路(A)的控制开关RY1和限流电阻R4驱动晶闸管K1、K2导通，在晶闸管Κ1、Κ2任意一只晶闸管有电流通过时，与之串联的电流互感器CT1输出信号经整流电路BR2整流触发控制电路(Α)的触发开关SCR导通对供电电路(S)的输出回路旁路放电，控制开关RY1驱动信号被旁路，与控制开关RY1连接的抑制继电器线圈反向电流电路(F)的三级管Q1截止，控制开关RY1的反向电流通过稳压二极管Zl、Ζ2释放，控制开关RY1的机械触点快速释放，晶闸管Kl、Κ2在电流过零时自行关闭(灭弧工作过程中仅需Κ1、Κ2中一个晶闸管导通即可，工作时间最短可达半个周波内)，供电电路(S)的电容C1的电荷迅速通过R2、触发开关SCR放电，在晶闸管Κ1、Κ2截止后当电压检测电路(Β)检测到有电压时，输出对供电电路(S)的输出回路旁路放电，使控制电路(Α)的触发开关SCR复位截止，为下次工作循环做准备；如机械开关SW1在闭合状态下，过载电流检测电路(C)检测到负载电流超过晶闸管Kl、Κ2的最大负荷电流时，触发控制电路(Α)内的触发开关SCR导通，使控制开关RY1断开，晶闸管Κ1、Κ2在机械开关SW1的分断时不导通，起保护本装置不被损坏，同时使得机械开关连接本实用新型的电流反馈式电子灭弧装置时，不会影响到原来机械开关本身的极限分断电流的能力。
[0054]此实施例中，功率半导体器件采用两只单向晶闸管与采用单个双向晶闸管相比，可实现更高的过载力和抗误导通能力，同时控制开关RY1采用电磁继电器与采用带晶闸管输出光电耦合器的电子开关相比可实现更高的过载力、抗误触发能力和耐压能力，为考虑到电磁继电器的释放延时问题，控制开关RY1的控制线圈连接有抑制继电器线圈反向电流电路(F)，用于提高控制开关RY1释放速度，减小晶闸管Kl、Κ2的导通工作时间，可以大大提高可靠性经济性；触发开关SCR的输入端通过整流电路BR2与电流互感器CT1输出端连接，与触发开关SCR的输入端直接与电流互感器CT1输出端连接相比，可以缩短晶闸管的半个周波的导通工作时间，进一步的提高晶闸管的可靠性。晶闸管Kl、Κ2触发回路的限流电阻R4非必需，如晶闸管Κ1、Κ2内置限流电阻时可以省略。通过电压检测电路(Β)的应用，不但可以对触发开关SCR复位截止，同时可以对供电电路(S)输出回路旁路放电，大大提高了本实用新型电流反馈式电子灭弧装置的二次灭弧响应速度。
[0055]如图3所示，为本实用新型的电流反馈式电子灭弧装置的之三实施例，其包括:功率半导体器件Κ、电流互感器CT、控制电路(Α)、供电电路(S)、电压检测电路(Β)，与本装置连接的机械开关SW1为所需灭弧的机械开关，Jl、J2端为功率半导体器件Κ主回路与机械开关SW1连接的共同的正电输入和输出端点。
[0056]功率半导体器件Κ:为场效应管，其驱动能量由控制电路(Α)提供；
[0057]电流互感器CT:电流互感器CT与场效应管Κ主回路连接(图为穿心连接，也可以串联连接，工作原理相同)；
[0058]控制电路(A):包括触发开关(Q)(为一晶闸管等效电路)、振荡电路(OS)、变压器T1、二极管D2与电容C3组成的整流滤波电路(Z)、控制开关OPT2(为一光电耦合器)，振荡电路(OS)与供电电路⑶连接，控制开关0PT2通过电阻R5与供电电路⑶的输出端连接，控制触发开关(Q)的输出端与控制开关0PT2的控制端连接，同时也与供电电路⑶的输出回路连接，振荡电路(OS)通过变压器T1经整流滤波电路(Z)，再经控制开关0PT2为场效应管K驱动回路提供驱动能量；
[0059]供电电路⑶:输入电源由J2、J3端点输入，经二极管D1、电容C1滤波，一路直接给控制电路⑷的振荡电路(OS)供电，一路输出回路通过电阻R1和电容C2储能滤波通过电阻R2给控制电路(A)的控制开关0PT2的驱动回路供电；
[0060]电压检测电路⑶:包括限流电阻R3、光电耦合器0PT1，光电耦合器0PT1输入端通过限流电阻R3与场效应管K的主回路两端连接，光电耦合器0PT1输出与控制电路(A)连接，即与供电电路⑶的输出回路连接，光电耦合器0PT1输出端控制供电电路⑶输出回路旁路放电。
[0061]工作过程:按本装置用于直流接触器灭弧为例，机械开关SW1闭合，供电电路(S)得电，控制电路(A)的振荡电路(OS)上电工作，控制开关0PT2得电，其输出端导通，振荡电路(OS)工作驱动变压器T1，变压器T1输出经整流电路(Z)、控制开关0PT2给场效应管K导通偏置信号，由于机械开关SW1已闭合，场效应管K并无电流通过，机械开关分断时，当场效应管K有旁路电流通过，与之串联的电流互感器CT输出信号触发控制电路㈧的触发开关(Q)的三极管Ql、Q2导通，控制开关0PT2的驱动信号被旁路，控制开关0PT2输出关闭，场效应管K因无偏置电压信号截止，供电电路(S)的电容C2的电荷通过R2、触发开关(Q)的Q1、Q2放电，在场效应管K截止后当电压检测电路(B)检测到有电压时，输出对供电电路(S)的输出回路旁路放电，使控制电路(A)的触发开关(Q)复位截止，为下次工作循环做准备。(注:这里要注意电流互感器输出端的相位)
[0062]此实施例三，功率半导体器件采用场效应管，在实际应用中也可以采用IGBT等全控型半导体器件，当采用全控型半导体器件时由于其关断速度极快，可达微秒级，在控制感性负载时可以在功率半导体器件反向并联二极管作为保护，或选用内置反向并联二极管的器件。通过电压检测电路(B)的应用，不但可以对触发开关(Q)复位截止，同时可以对供电电路(S)输出回路旁路放电，大大提高了本实用新型电流反馈式电子灭弧装置的二次灭弧响应速度。
[0063]如图4所示，为本实用新型的电流反馈式电子灭弧装置的之四实施例，其包括:功率半导体器件K、电流互感器CT、控制电路(A)、供电电路(S)、电压检测电路(B)，与本装置连接的机械开关SW1为所需灭弧的机械开关，Jl、J2端为功率半导体器件K主回路与机械开关SW1连接的共同的正电输入和输出端点，J4作为功率半导体器件K驱动信号的输入端，J3为供电电路(S)的电源输入端。
[0064]功率半导体器件K:为场效应管，其驱动能量由J4端口输入通过控制电路㈧的控制开关0PT2连接至其控制极；
[0065]电流互感器CT:电流互感器CT与场效应管K主回路连接(图为穿心连接也可以串联连接，工作原理相同)；
[0066]控制电路㈧:包括触发开关(Q)(为一晶闸管TR1)、延时电子开关(C)、控制开关OPT2(为一光电耦合器)，控制开关OPT2通过电阻R2与供电电路(S)的输出端连接，触发开关(Q)与控制开关ΟΡΤ2的控制端连接，即也与供电电路⑶的输出回路连接，J4输入的驱动信号经控制开关ΟΡΤ2为场效应管Κ驱动回路提供驱动能量；延时电子开关(C)与触发开关(Q)控制端连接，延时电子开关(C):晶体管Q3控制极通过电阻R5、电容C1与供电电路连接，晶体管Q3与触发开关(Q)输入端并联连接，对触发开关(Q)输入信号旁路，与晶体管Q3控制端并联有电阻R7、二极管D3，其中电阻R7为抗干扰电阻，二极管D3作为电容C1反向放电用途。
[0067]供电电路⑶:输入电源由J3端点输入，经二极管D1、再通过电阻R1和控制电路(Α)的控制开关ΟΡΤ2的控制端供电；
[0068]电压检测电路⑶:包括限流电阻R3、光电耦合器ΟΡΤ1，光电耦合器ΟΡΤ1输入端通过限流电阻R3与场效应管Κ的主回路两端连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出与控制电路(Α)连接，即与供电电路⑶的输出回路连接，光电耦合器ΟΡΤ1输出端控制供电电路⑶输出回路旁路放电，电压检测电路⑶在这里也用于检测机械开关SW1的闭合。
[0069]工作过程:按本装置用于直流接触器灭弧为例，J3可以与机械开关SW1的驱动线圈连接，驱动线圈得电的同时供电电路⑶上电，机械开关SW1闭合，一旦机械开关SW1闭合，电压检测电路(Β)的光电耦合器输出端截止，控制延时电子开关(C)输出端导通，控制开关ΟΡΤ2得电，其输出端导通，驱动信号通过控制开关ΟΡΤ2给场效应管Κ导通偏置信号，在出现闭合弹跳时，场效应管Κ导通，实现对机械开关SW1闭合灭弧作用，在机械开关SW1闭合稳定后，延时电子开关(C)输出端截止；机械开关SW1分断时，当场效应管Κ有旁路电流通过，与之串联的电流互感器CT输出信号触发控制电路(Α)的触发开关(Q)的晶闸管TR1导通，控制开关ΟΡΤ2的驱动信号被旁路，控制开关ΟΡΤ2输出关闭，场效应管Κ因无偏置电压信号截止，在场效应管Κ截止后当电压检测电路⑶检测到有电压时，输出对供电电路
(S)的输出回路旁路，使控制电路(Α)的触发开关(Q)复位截止，为下次工作循环做准备。(注:这里要注意电流互感器输出端的相位)
[0070]图4中延时电子开关(C)与触发开关(Q)输入端并联，可以用于采用延时电子开关串联在触发开关(Q)输入回路或触发开关(Q)的输出回路中，用于在机械开关闭合过程中，屏蔽触发开关(Q)，使其不工作，电压检测电路(Β)在这里作为机械开关闭合检测作用，在用于机械开关闭合弹跳灭弧时，克服在机械开关闭合前功率半导体器件提前导通，减少接通负载时大电流对功率半导体器件冲击，减少功率半导体器件导通工作时间、提高其可靠性。
[0071 ] 在上述各实施例控制电路的触发开关采用了不同器件或不同电路实现，在实际使用中可以互换，工作原理相同，其具有电路简单、成本低、可靠性高的优点；以上实施例中为简洁方便表述，采用的是应用于单极机械开关的电流反馈式电子灭弧装置作为实施例，当要用在两极或三极等多极机械开关的电子灭弧时，只要增加功率半导体器件及其相关控制部件数量(如控制电路内置的控制开关)即可，电流互感器可以采用单个，供电电路可以共用，工作原理相同；在图4，延时电子开关(C)也可以应用与其他实施例，用于闭合灭弧时，屏蔽触发开关，使得触发开关不工作，但供电电路的电源不能从功率半导体的主回路输出端获得，可以由功率半导体的主回路输入端或接触器的控制线圈电源端取得；当采用带电压检测电路⑶的本实用新型电流反馈式电子灭弧装置时，其供电电路⑶的电源输入端可以采用与功率半导体的主回路的输入端、功率半导体的主回路的输出端或接触器控制线圈任一种方式连接，机械开关SW1可以是断路器的机械触点也可以是接触器等开关，具有适用范围广、使用灵活的优点。
[0072]本实用新型设计合理，电流传感器与功率半导体器件的主回路连接，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，因此电流传感器可以选用微型电流互感器，并可以使得电流互感器工作在非线性状态、饱和状态，可以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，本装置连接的机械开关一旦分断，功率半导体器件马上导通，本装置利用与功率半导体器件连接的电流传感器反馈的电流信号，控制电路立即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。
[0073]本实用新型电流反馈式电子灭弧装置的功率半导体器件采用半控型半导体器件如晶闸管作为灭弧器件时，导通时间可以做到短达半个周波；当电流反馈式电子灭弧装置的功率半导体器件采用全控型半导体器件时(如IGBT、场效应管等晶体管)，灭弧过程功率半导体器件导通时间仅需微秒级，即可做到准确可靠灭弧的目的，这极大提高了电子灭弧装置的功率半导体器件利用率及电子灭弧装置的可靠性、实用性和经济性；同时控制电路采用一触发开关与电流互感器连接，由电流互感器反馈的信号直接控制触发开关导通，实现对功率半导体器件快速截止的目的。
【权利要求】
1.一种电流反馈式电子灭弧装置，其包括供电电路、与机械开关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一电流传感器，用于检测所述机械开关断开； 所述电流传感器的输出信号连接至控制电路，所述控制电路与所述功率半导体器件的控制端连接； 所述控制电路与所述供电电路连接，所述供电电路为所述控制电路供电； 所述控制电路在检测到所述机械开关断开时控制所述功率半导体器件关断。
2.根据权利要求1所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电流传感器用于检测所述功率半导体器件的导通电流，所述电流传感器为电流互感器。
3.根据权利要求2所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电流互感器工作在非线性状态。
4.根据权利要求2所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电流互感器工作在饱和状态。
5.根据权利要求2所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路包括一触发开关，所述电流互感器输出信号连接至所述触发开关的输入端。
6.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述触发开关与所述供电电路的输出回路连接，所述触发开关用于对所述供电电路的输出回路旁路放电。
7.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电流互感器的输出信号通过整流电路连接至所述触发开关的输入端。
8.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述触发开关为晶闸管、带晶闸管输出的光电耦合器或晶闸管等效电路。
9.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件的主回路两端并联有电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述触发开关连接，用于控制所述触发开关截止。
10.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述触发开关连接一延时电子开关，所述延时电子开关在所述机械开关闭合过程中，用于屏蔽所述触发开关。
11.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述触发开关输入端连接一过载电流检测电路。
12.根据权利要求11所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述过载电流检测电路包括一检测过载电流的电流互感器，所述检测过载电流的电流互感器输出信号通过整流电路、限压器件连接至所述触发开关的输入端，所述检测过载电流的电流互感器的输出回路连接一负载电阻。
13.根据权利要求5所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路包括一控制开关，所述控制开关的输出端与所述功率半导体器件的控制端连接，用于控制所述功率半导体器件的驱动信号连接至所述功率半导体器件的控制端。
14.根据权利要求13所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制开关的控制端与所述触发开关连接。
15.根据权利要求13所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述供电电路与所述控制开关连接，用于驱动所述控制开关。
16.根据权利要求13所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路还包括振荡电路、变压器、整流滤波电路，所述振荡电路通过所述变压器、所述整流滤波电路、所述控制开关与所述功率半导体器件的控制端连接。
17.根据权利要求13所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制开关为光电耦合器或电磁继电器。
18.根据权利要求1所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件的主回路两端并联电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述供电电路或所述控制电路连接。
19.根据权利要求18所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路用于对所述供电电路旁路。
20.根据权利要求18所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电压检测电路用于控制所述供电电路的输出回路旁路放电。
21.根据权利要求1所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件的主回路并联一电压检测电路，所述电压检测电路的输出端与所述控制电路或所述供电电路连接，所述电压检测电路用于检测所述机械开关闭合，所述控制电路在所述机械开关闭合时提供所述功率半导体器件导通的控制信号，用于控制所述机械开关闭合弹跳灭弧。
22.根据权利要求1所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制电路通过控制开关与所述功率半导体器件连接。
23.根据权利要求22所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述控制开关为电磁继电器。
24.根据权利要求23所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述电磁继电器的线圈驱动回路中连接用于抑制所述线圈反向电流的电路。
25.根据权利要求1至24任一权利要求所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述功率半导体器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件。
26.根据权利要求25所述的电流反馈式电子灭弧装置，其特征是:所述半控型半导体器件为晶闸管。
【文档编号】H01H9/30GK204189670SQ201420737874
【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