一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置的製造方法
2023-05-10 16:21:41 1
一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置的製造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種交流電流負載電路中開關控制裝置，具體的涉及一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置。
【背景技術】
[0002]傳統交流配電系統中，採用觸點式開關，機械式斷路器串聯在供電迴路中實現電能分配。機械式觸點部件經常動作形成機械磨損，觸點經常開斷較大的電流形成了弧光，影響開關的壽命。而且，在接通和關斷負載迴路的瞬間，由於電壓和電流突變產生的電弧容易燒蝕觸點，造成電磁幹擾，增大通態電阻，使開關本身發熱量增加，影響用電設備的可靠性。有效的辦法是採用電流過零分斷的機構替代機械觸點式配電開關，避免了在大電流情況下觸點拉弧的現象產生，顯著延長了工作壽命。目前採用較多晶閘管作為交流固態功率開關，雖然晶閘管開通快，可實現過零觸發，但工作頻率低、關斷時間較長，特別是在迴路電流很大的情況下，如短路狀態下，仍需等到過零觸發，流過晶閘管的電流持續時間過長，容易造成熱損傷，另一方面，晶閘管的導通壓降較大，高電壓系統中不適用，自身散熱要求高。當前最先進的辦法是採用以功率MOSFET為基礎控制永磁斷路器來克服晶閘管的缺點。功率MOSFET是一種以柵源極間電壓控制漏源極間電流來驅動雙穩態永磁線圈觸發真空管的功率元件。隨著功率MOSFET製造工藝快速發展，器件在滿足通流量的情況下導通電阻可低至幾毫歐，可顯著降低導通壓降和功率損耗。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，可以顯著降低了功率損耗，消除電磁幹擾帶來的對設備壽命的影響。
[0004]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，包括三路獨立且結構相同的絕緣柵場效應管控制電路，每路絕緣柵場效應管控制電路分別連接三相交流電中的一相，每路所述絕緣柵場效應管控制電路均包括光耦合器U、微處理器MCU、三極體S、三極體T、絕緣柵場效應管Q和分閘線圈L;
[0005]所述光耦合器U的第一輸入端與電源VCC相連，第二輸入端通過電阻Rl與所述微處理器MCU相連，第一輸出端與所述三極體S的集電極相連，第二輸出端分別與所述三極體S的基極和三極體T的基極相連;所述三極體S的發射極與所述三極體T的發射極相連，所述三極體S的基極與發射極之間連接有電阻R2;所述三極體T的集電極與所述絕緣柵場效應管Q的源極相連，所述三極體T的基極和集電極之間連接有電阻R3;所述絕緣柵場效應管Q的門極分別與所述三極體S的發射極和三極體T的發射極相連，所述絕緣柵場效應管Q的漏極與所述分閘線圈L的一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的源極通過電容C與所述分閘線圈L的另一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的門極與源極之間連接有電阻R4。
[0006]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0007]進一步，所述絕緣柵場效應管Q為N溝道絕緣柵場效應管。
[0008]進一步，所述N溝道絕緣柵場效應管採用的是功率MOSFET。
[0009]進一步，所述光耦合器U由光電二極體L和三極體K構成，所述光電二極體L的正極為所述光親合器的第一輸入端，所述光電二極體L的負極為所述光親合器的第二輸入端，所述三極體K的集電極為所述光親合器的第一輸出端，所述三極體K的發射極為所述光親合器的第二輸出端。
[00? O]進一步，所述電容C的正極接分閘線圈L的正極，所述電容C的負極接接所述絕緣柵場效應管Q的源極。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置採用的三相機構的觸發迴路完全獨立，相互之間無任何關聯，克服了原先的三相同時觸發的弊端，顯著降低功率損耗，消除電磁幹擾帶來的對設備壽命的影響；同時絕緣柵場效應管採用雙閥值觸發電路，防止絕緣柵場效應管誤觸發，增強過零關斷的整體可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置的結構框圖；
[0013]圖2為本實用新型一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置的絕緣柵場效應管控制電路的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
[0015]如圖1所示，一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，包括三路獨立且結構相同的絕緣柵場效應管控制電路，每路絕緣柵場效應管控制電路分別連接三相交流電中的一相，即相互獨立且結構相同的第一絕緣柵場效應管控制電路、第二絕緣柵場效應管控制電路和第三絕緣柵場效應管控制電路，第一、第二、第三絕緣柵場效應管控制電路分別對應控制三相電中的第一相電、第二相電和第三相電。其中，所述第一、第二、第三絕緣柵場效應管控制電路的結構均如圖2所示，包括光耦合器U、微處理器MCU、三極體S、三極體T、絕緣柵場效應管Q和分閘線圈L。所述光親合器U由光電二極體L和三極體K構成，所述光電二極體L的正極為所述光親合器的第一輸入端，所述光電二極體L的負極為所述光親合器的第二輸入端，所述三極體K的集電極為所述光耦合器的第一輸出端，所述三極體K的發射極為所述光親合器的第二輸出端;所述光親合器U的第一輸入端與電源VCC相連，所述光親合器U的第二輸入端通過電阻Rl與所述微處理器MCU相連，所述光耦合器U的第一輸出端與所述三極體S的集電極相連，所述光耦合器U的第二輸出端分別與所述三極體S的基極和三極體T的基極相連，所述三極體S的發射極與所述三極體T的發射極相連，所述三極體S的基極與發射極之間連接有電阻R2，所述三極體T的集電極與所述絕緣柵場效應管Q的源極相連，所述三極體T的基極和集電極之間連接有電阻R3，所述絕緣柵場效應管Q的門極分別與所述三極體S的發射極和三極體T的發射極相連，所述絕緣柵場效應管Q的漏極與所述分閘線圈L的一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的源極通過電容C與所述分閘線圈L的另一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的門極與源極之間連接有電阻R4。
[0016]在本具體實施例中，所述絕緣柵場效應管Q為N溝道絕緣柵場效應管。所述N溝道絕緣柵場效應管採用的是功率MOSFET。所述絕緣柵場效應管Q的漏極與所述分閘線圈L的負極相連，所述絕緣柵場效應管Q的源極通過電容C與所述分閘線圈L的正極相連。所述電容C的正極接分閘線圈L的正極，所述電容C的負極接接所述絕緣柵場效應管Q的源極。
[0017]下面結合圖2描述本實用新型的工作原理，由於所述第一、第二、第三絕緣柵場效應管控制電路的結構均相同，下面就選擇其中任一個電路進行描述。
[0018]當微處理器M⑶輸出的控制信號為高電平時，光耦耦合器U截止不會動作，三極體T是PNP 9012型號的三極體，依靠PNP 9012型號三極體T的特性，三極體T的集電極和發射極導通，絕緣柵場效應管Q的門極被可靠的拉在GND，絕緣柵場效應管Q禁止動作，即絕緣柵場效應管Q的漏極和源極截止，也就是分閘線圈L上面無法加載直流電壓，以至分閘線圈無法動作，保證三相交流電中的一相電路暢通；當微處理器MCU輸出的控制信號為低電平時，光耦合器U會被導通，三極體S是NPN 9013型號的三極體，依靠NPN 9013型號的三極體S的特性，三極體S導通，三極體T截止，絕緣柵場效應管Q的門極被觸發，絕緣柵場效應管Q導通動作，即絕緣柵場效應管Q的漏極和源極之間導通，分閘線圈L上面加載直流電壓，也就是說分閘線圈L動作，分閘線圈L可以順利的切斷電流實現三相交流中的一相電路獨立過零關斷。分閘線圈L的動作時間和施加的直流電壓有直接關係，絕緣柵場效應管Q動作的時間直接和微處理器輸出的低電平的保持時間有關係，微處理器MCU控制低電平保持的時間，從而實現對分閘線圈L的精確控制，實現過零關斷。
[0019]本實用新型一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置採用的三相機構的觸發迴路完全獨立，相互之間無任何關聯，克服了原先的三相同時觸發的弊端，顯著降低功率損耗，消除電磁幹擾帶來的對設備壽命的影響；同時絕緣柵場效應管採用雙閥值觸發電路，防止絕緣柵場效應管誤觸發，增強過零關斷的整體可靠性。
[0020]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，其特徵在於:包括三路獨立且結構相同的絕緣柵場效應管控制電路，每路絕緣柵場效應管控制電路分別連接三相交流電中的一相，每路所述絕緣柵場效應管控制電路均包括光耦合器U、微處理器MCU、三極體S、三極體T、絕緣柵場效應管Q和分閘線圈L; 所述光耦合器U的第一輸入端與電源VCC相連，第二輸入端通過電阻Rl與所述微處理器MCU相連，第一輸出端與所述三極體S的集電極相連，第二輸出端分別與所述三極體S的基極和三極體T的基極相連;所述三極體S的發射極與所述三極體T的發射極相連，所述三極體S的基極與發射極之間連接有電阻R2;所述三極體T的集電極與所述絕緣柵場效應管Q的源極相連，所述三極體T的基極和集電極之間連接有電阻R3;所述絕緣柵場效應管Q的門極分別與所述三極體S的發射極和三極體T的發射極相連，所述絕緣柵場效應管Q的漏極與所述分閘線圈L的一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的源極通過電容C與所述分閘線圈L的另一端相連，所述絕緣柵場效應管Q的門極與源極之間連接有電阻R4。2.根據權利要求1所述的一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，其特徵在於:所述絕緣柵場效應管Q為N溝道絕緣柵場效應管。3.根據權利要求2所述的一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，其特徵在於:所述N溝道絕緣柵場效應管採用的是功率MOSFET。4.根據權利要求1至3任一項所述的一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，其特徵在於:所述光親合器U由光電二極體L和三極體K構成，所述光電二極體L的正極為所述光親合器的第一輸入端，所述光電二極體L的負極為所述光親合器的第二輸入端，所述三極體K的集電極為所述光耦合器的第一輸出端，所述三極體K的發射極為所述光耦合器的第二輸出端。5.根據權利要求1至3任一項所述的一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，其特徵在於:所述電容C的正極與所述分閘線圈L相連，所述電容C的負極與所述絕緣柵場效應管Q的源極相連。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於三相電流獨立過零關斷的控制裝置，包括三路獨立且結構相同的絕緣柵場效應管控制電路，絕緣柵場效應管控制電路包括光耦合器U、微處理器MCU、三極體S、三極體T、絕緣柵場效應管Q和分閘線圈L，光耦合器U的輸入端分別與三相電流源和微處理器MCU相連，光耦合器U的輸出端分別與三極體S和三極體T相連，三極體S與所述三極體T相連，絕緣柵場效應管分別與三極體S和三極體T相連，絕緣柵場效應管Q與分閘線圈L相連。本實用新型採用的三相機構的觸發迴路完全獨立，相互之間無任何關聯，克服了原先的三相同時觸發的弊端，顯著降低功率損耗，消除電磁幹擾帶來的對設備壽命的影響。
【IPC分類】H02J13/00
【公開號】CN205385349
【申請號】CN201620192909
【發明人】謝凡, 葛學海, 趙冬鳴, 花永濤
【申請人】開封市測控技術有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年3月14日