可控矽複合開關電路裝置的製作方法
2023-04-22 21:30:41 1
專利名稱：可控矽複合開關電路裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及可控矽複合開關電路裝置，尤其涉及可控矽容性負載過零 導通電路裝置。
背景技術：
在電網中存在大量電感性負載，致使電網功率因數降低，電能大量損失。加 入電力電容容性負載，可以有效提高電網功率因數，減少電能損失，然而加入電 力電容時由於電容的充電性能，使得當電網電壓與電容中電壓相差較大時，可達 成千上萬安培的充電電流(湧流)而燒毀接觸器的觸點。
近期推行的複合開關則先用可控矽導通來加入電力電容容性負載，繼而用 磁保持繼電器替換可控矽。由於可控矽可以實現過零開關，從而可使湧流基本
為零。但是上述複合開關存在容易燒毀可控矽的問題，其原因大致有二 l,取樣 電路與圖l所示基本相同，都是電力電容C與可控矽T串聯，可控矽T兩端的 電壓為過零電壓的取樣電壓，該取樣電壓信號僅僅是一個方波，無法得到過零 點的確切時刻。過零點的確切時刻往往要經過計算才能得到，而實際上由於電網 電壓的畸變或電容殘餘電壓的放電速率等原因，使計算得到的結果與實際不符， 致使可控矽易於產生誤觸發而被燒毀；2，絕大多數複合開關都採用單片微機CPU 作運算控制單元，但單片微機CPU的運行程序在受到強幹擾時極易產生程序跑 飛， 一旦程序跑飛，即使採用加看門狗電路等辦法再快恢復程序，還是極容易 產生可控矽的誤觸發，致使可控矽也易於被燒毀。 實用新型的內容
本實用新型針對上述現有可控矽複合開關電路裝置由於電容的充電電流 (湧流)而燒毀接觸器的觸點以及無法得到過零點的確切時刻致使可控矽易於產 生誤觸發而被燒毀的問題，提供另一種可控矽容性負載過零導通電路裝置，其 可以有效阻止任何過零點時刻以外的誤觸發信號，確保可控矽不會因誤觸發而 被燒毀。
本實用新型的技術方案如下
3可控矽複合開關電路裝置，包括並聯連接的可控矽採樣電路及磁保持繼電 器，其特徵是還包括順序連接的如下電路 一個電容電壓波形整形電路，將可 控矽採樣電路採樣到的電容電壓信號轉換為全波整流信號； 一個過零信號生成 以及光電隔離電路，將該全波整流信號轉換為窄脈衝信號； 一個反向整形電路， 將該窄脈衝信號倒相； 一個可控矽保護門電路以及觸發驅動器，將該倒相窄脈 衝信號連接到可控矽的控制柵，作為可控矽過零導通的控制信號。
其中所述電容電壓波形整形電路由二極體D1~D4構成橋式整流器；所述 過零信號生成以及光電隔離電路的構成為由偏置電阻R4接三極體BGl基極， 三極體BGl集電極接光電隔離器0PT，偏置電阻R4的另一端以及三極體BGl的 發射極分別連接橋式整流器的兩輸出端，由二極體D5、電容器C1、組成三極體 BGl以及光電隔離器OPT的電源電路，其中二極體D5的一端分別與所述橋式整 流器的輸入端以及可控矽採樣電路及磁保持繼電器連接，另一端分別與光電隔 離器OPT的輸入端以及電容器Cl的一端連接，電容器Cl的另一端與所述橋式 整流器的輸出端連接；所述反向整形以及可控矽保護門電路的構成為由三極 管BG2，電容器C2，電阻R6、 R7、 R8組成延時反相器，三極體BG2的集電極接 非門A的一個輸入端，非門A的輸出端通過觸發驅動器與可控矽的控制端連接， CPU或數字邏輯電路分別與光電隔離器OPT的輸出端、所述延時反相器的輸入端 以及非門A的輸入端連接，非門A的另外一個輸入端接觸發信號。可控矽T通 過康銅絲保護電阻RO與電網連接。
本實用新型的有益技術效果是
1，波形整形和過零信號生成電路使得到的過零點的確切時刻與電網電壓的 畸變或電容殘餘電壓的放電基本無關。
2,可控矽保護門電路可以有效阻止任何在過零點時刻附近以外的誤觸發信 號，確保可控矽不會因誤觸發而被燒毀。
3，製作，調試，使用非常方便，所增加的元器件的價格也較低廉。
圖1所示為本實用新型的電路圖。
圖2所示為本實用新型的關鍵點波形圖。
圖3所示為本實用新型的原理方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。
如圖1、圖3所示，本實用新型包括可控矽T採樣電路及磁保持繼電器REL， 兩者並聯連接，還包括電容電壓波形整形電路、過零信號生成以及光電隔離電 路、反向整形以及可控矽保護門電路，其中電容電壓波形整形電路由分壓電 阻R1,R2以及二極體D1 D4構成橋式整流器，橋式整流器的輸入端與可控矽T 採樣電路及磁保持繼電器REL連接；過零信號生成以及光電隔離電路的構成為 由偏置電阻R4接三極體BG1基極，三極體BG1集電極接光電隔離器0PT，偏置 電阻R4的另一端以及三極體BG1的發射極分別連接上述橋式整流器的兩輸出 端，由二極體D5、電容器C1組成三極體BG1以及光電隔離器OPT的電源電路， 光電隔離器OPT採用市售產品，其中二極體D5的一端分別與所述橋式整流器的 輸入端以及可控矽採樣電路的保護電阻R0及磁保持繼電器REL連接，另一端分 別與光電隔離器OPT的輸入端以及電容器Cl的一端連接，電容器Cl的另一端 與所述橋式整流器的輸出端連接；反向整形以及可控矽保護門電路的構成為-由三極體BG2，電容器C2，電阻R6、 R7、 R8按已有技術連接組成延時反相器， 三極體BG2的集電極接非門A的一個輸入端，非門A的輸出端通過觸發驅動器 與可控矽的控制端連接，CPU或數字邏輯電路分別與光電隔離器OPT的輸出端、 上述延時反相器的輸入端以及非門A的輸入端以及磁保持繼電器REL的控制端 連接，非門A的另外一個輸入端接觸發信號。可控矽T通過康銅絲RO與電網連接。
結合圖2關鍵點波形圖分析本實用新型的工作原理。電力電容C與可控矽T 串聯接入電網，由於在可控矽T未導通時該迴路中無電流，電容C上無交流壓 降，(只有剩餘直流電壓)，因此可控矽T兩端電壓Uab波形與電網電壓Uac相 同(如圖2所示Uab， Uac)，從而實現對電網電壓的採樣。當可控矽T兩端電壓 Uab不等於零時，通過上述橋式整流器的輸出電壓如圖2所示為Ufg，該電壓通過 偏置電阻R4使三極體BGl導通，並使光電隔離器OPT開通，致使h點電壓為零， 見圖2所示Vh，只有當可控矽T兩端電壓Uab接近等於零時，上述橋式整流器的 輸出電壓Ufg約等於0，三極體BGl截止，光電隔離器OPT斷開，才使h點電壓Vh 為高。該電壓無論電網電壓波形是否有畸變，都能正確無誤的反映出可控矽T兩 端電壓是否為零，因此該電壓Vh —方面給CPU或數字邏輯電路提供了可控矽T 的可靠的過零導通時間點，另一方面通過反向整形後控制非門電路A以確保在可控矽T兩端電壓不等於零時關閉該門電路，如圖2所示，Vj二l使門電路輸出為 零，以防可控矽在Uab非零時被誤觸發。由D5， Cl組成的整流濾波電路提供了三 極管BG1以及光電隔離器OPT的工作電源。上述延時反相器，能更進一步保證門 電路的正確過零開關時間，使零觸發誤差小於0. 5毫秒。磁保持繼電器REL在 可控矽導通後閉合，以避免可控矽長時間導通而發熱燒毀。繞成圈的康銅絲R0 與可控矽T串聯接入電網，其阻抗可以進一步保護可控矽。圖3更清晰的顯示了 輸出電壓在各模塊間的轉換過程。
權利要求1. 可控矽複合開關電路裝置，該裝置包括並聯連接的可控矽採樣電路及磁保持繼電器，其特徵是還包括順序連接的如下電路一個電容電壓波形整形電路，將可控矽採樣電路採樣到的電容電壓信號轉換為全波整流信號；一個過零信號生成以及光電隔離電路，將該全波整流信號轉換為窄脈衝信號；一個反向整形電路，將該窄脈衝信號倒相；一個可控矽保護門電路以及觸發驅動器，將該倒相窄脈衝信號連接到可控矽的控制柵，作為可控矽過零導通的控制信號。
2. 根據權利要求1所述的可控矽複合開關電路裝置，其特徵是其中所述 電容電壓波形整形電路由二極體(Dl) (D4)構成橋式整流器；所述過零信 號生成以及光電隔離電路的構成為由偏置電阻(R4)接三極體(BG1)基極， 三極體(BG1)集電極接光電隔離器(0PT)，偏置電阻(R4)的另一端以及三 極管(BG1)的發射極分別連接橋式整流器的兩輸出端，由二極體(D5)、電容 器(Cl)、組成三極體(BG1)以及光電隔離器(OPT)的電源電路，其中二極 管(D5)的一端分別與所述橋式整流器的輸入端以及可控矽採樣電路及磁保持 繼電器連接，另一端分別與光電隔離器(OPT)的輸入端以及電容器(Cl)的 一端連接，電容器(Cl)的另一端與所述橋式整流器的輸出端連接；所述反向 整形以及可控矽保護門電路的構成為由三極體(BG2)，電容器(C2)，電阻(R6)、 (R7)、 (R8)組成延時反相器，三極體(BG2)的集電極接非門(A)的 一個輸入端，非門(A)的輸出端通過觸發驅動器與可控矽的控制端連接，CPU 或數字邏輯電路分別與光電隔離器(OPT)的輸出端、所述延時反相器的輸入 端以及非門(A)的輸入端連接，非門(A)的另外一個輸入端接觸發信號。
3. 根據權利要求2所述的可控矽複合開關電路裝置，其特徵是可控矽(T) 通過康銅絲保護電阻(R0)與電網連接。
專利摘要本實用新型公開一種可控矽容性負載過零導通電路裝置。其包括並聯連接的可控矽採樣電路及磁保持繼電器，還包括順序連接的如下電路一個電容電壓波形整形電路，將可控矽採樣電路採樣到的電容電壓信號轉換為全波整流信號；一個過零信號生成以及光電隔離電路，將該全波整流信號轉換為窄脈衝信號；一個反向整形電路，將該窄脈衝信號倒相；一個可控矽保護門電路以及觸發驅動器，將該倒相窄脈衝信號連接到可控矽的控制柵，作為可控矽過零導通的控制信號。本實用新型可以阻止任何過零點時刻以外的誤觸發信號，確保可控矽不會因誤觸發而被燒毀。而且製作，調試，使用都非常方便，所增加的元器件的價格也較低廉。
文檔編號H03K17/72GK201274463SQ20082018529
公開日2009年7月15日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者瞿明園 申請人:無錫市凱靈電氣有限責任公司