防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，包括斷流繼電器、橋式整流電路、第一電阻、第一電容、晶體管及晶體管驅(qū)動電路，斷流繼電器的常閉觸點串聯(lián)于交流電源與接觸器線圈之間，且與橋式整流電路的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，橋式整流電路的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于晶體管的源極和漏極之間，且與第一電阻及第一電容并聯(lián)，晶體管的柵極通過晶體管驅(qū)動電路與控制單元相連，斷流繼電器也與控制單元相連。當(dāng)需要將接觸器線圈切換至直流供電系統(tǒng)時，控制單元先令晶體管導(dǎo)通，交流電流分別從晶體管和斷流繼電器的觸點流過，接著，使斷流繼電器得電，其常閉觸點斷開，電流全部轉(zhuǎn)移到晶體管中，斷流繼電器在分段過程中不拉開電流，不會斷弧。
【專利說明】防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在防晃電系統(tǒng)中，需要將交流電壓供電切換到直流電壓供電，目前，如圖1所示，是采用切換繼電器JO直接進(jìn)行切換，具體地，先利用電流互感器CT和電壓互感器VT組成的測量電路對交流系統(tǒng)中的電壓Uac和電流Iac進(jìn)行測量，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落后，控制單元ARM檢測到電壓跌落(即測量電路測量到的電壓Uac和電流Iac的變化)，使切換繼電器JO得電，切換繼電器JO的兩個常閉觸點JO-1和J0-2切換到直流系統(tǒng)上，使接觸器線圈KM保持。直流電壓供電系統(tǒng)中，從交流電源處引入220V交流電壓，利用AC/DC將交流電壓變換成直流電壓，通過一大功率二極管D來實現(xiàn)降壓，降低后的電壓通過電壓變換器LDO轉(zhuǎn)換為適用于所述控制單元ARM的驅(qū)動電壓，為所述控制單元ARM供電；同時，降低后的電壓接入一電容C的兩端，電容C兩端的電壓VE達(dá)到預(yù)定值后，說明電容C充電完畢，可將經(jīng)DC/DC電壓變換的直流電壓為接觸器線圈KM供電，即切換至直流電壓供電系統(tǒng)為接觸器線圈KM進(jìn)行直流供電。
[0003]上述方式中，由于切換過程中切換繼電器JO的兩個常閉觸點JO-1和J0-2必須能夠切斷電流，存在繼電器觸點拉弧的問題，受負(fù)載電流大小影響，電流過大容易導(dǎo)致繼電器斷弧失敗，繼電器觸點粘聯(lián)。又由于控制單元ARM控制的小型功率繼電器的斷弧容量一般都很小，故有另外一種方式是通過電流過零點來使繼電器斷開，而這種方式中，由于小型功率繼電器的觸發(fā)時間誤差較大(ms極差)，無法完全做到電流為零時切斷電路，在原理上無法根本解決觸點拉弧問題，最終導(dǎo)致繼電器經(jīng)常損壞，需要頻繁更換裝置，進(jìn)而導(dǎo)致較大的經(jīng)濟(jì)損失，降低生產(chǎn)效率。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供一種防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，以解決現(xiàn)有的防晃電系統(tǒng)中供電系統(tǒng)切換過程中繼電器觸點拉弧的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，包括斷流繼電器、橋式整流電路、第一電阻、第一電容、晶體管以及晶體管驅(qū)動電路，所述斷流繼電器的常閉觸點串聯(lián)于交流電源與接觸器線圈之間，且與所述橋式整流電路的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，所述橋式整流電路的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于所述晶體管的源極和漏極之間，且與所述第一電阻及第一電容并聯(lián)，所述晶體管的柵極通過所述晶體管驅(qū)動電路與控制單元相連，所述斷流繼電器也與所述控制單元相連。
[0006]較佳地，所述控制單元經(jīng)第二電阻連接至第一光耦的一個輸入端，所述第一光耦的另一個輸入端連接至5V直流電源，所述第一光耦的兩個輸出端，一個輸出端連接至接地端，另一個輸出端經(jīng)所述斷流繼電器連接至24V直流電源。
[0007]較佳地，所述斷流繼電器的兩端與第一二極管并聯(lián)，第三電阻與第二電容串聯(lián)后也與所述斷流繼電器并聯(lián)。
[0008]較佳地，所述晶體管驅(qū)動電路包括推挽電路、第六電阻、穩(wěn)壓管、第三電容、第二二極管以及第七電阻，所述控制單元經(jīng)第二光耦連接至所述推挽電路的輸入端，所述推挽電路的輸出端連接至串聯(lián)連接的第六電阻和穩(wěn)壓管，其輸出的一條支路經(jīng)第八電阻連接至所述晶體管的柵極，另一條支路經(jīng)所述第七電阻連接至接地端，所述第二二極管與所述第六電阻并聯(lián)，所述第三電容與所述穩(wěn)壓管并聯(lián)。
[0009]較佳地，所述第一電容由兩個相互串聯(lián)的電容組成。
[0010]本實用新型提供的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，包括斷流繼電器、橋式整流電路、第一電阻、第一電容、晶體管及晶體管驅(qū)動電路，斷流繼電器的常閉觸點串聯(lián)于交流電源與接觸器線圈之間，且與橋式整流電路的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，橋式整流電路的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于晶體管的源極和漏極之間，且與第一電阻及第一電容并聯(lián)，晶體管的柵極通過晶體管驅(qū)動電路與控制單元相連，斷流繼電器也與控制單元相連。當(dāng)需要將接觸器線圈切換至直流供電系統(tǒng)時，控制單元先令晶體管導(dǎo)通，交流電流分別從晶體管和斷流繼電器的觸點流過，接著，使斷流繼電器得電，其常閉觸點斷開，電流全部轉(zhuǎn)移到晶體管中，斷流繼電器在分段過程中不拉開電流，不會斷弧，斷流繼電器的常閉觸點完全斷開后，控制單元觸發(fā)晶體管驅(qū)動電路，使晶體管截止，由于晶體管與阻值較大的第一電阻并聯(lián)，而晶體管的截止電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一電阻，因此，相當(dāng)于將第一電阻串聯(lián)入接觸器線圈和切換繼電器所在的回路中，此時，該回路中的電流已降到IOmA以下，切換繼電器的斷弧能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10mA，因此，控制單元令切換繼電器得電后，切換繼電器的兩個常閉觸點能夠順利切換到直流系統(tǒng)上，采用直流供電系統(tǒng)為接觸器線圈供電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有的防晃電系統(tǒng)中的切換方式電路原理圖；
[0012]圖2為本實用新型一【具體實施方式】的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路的原理圖；
[0013]圖3為本實用新型一【具體實施方式】的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路中斷流繼電器的電路接線圖；
[0014]圖4為本實用新型一【具體實施方式】的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]為了更詳盡的表述上述實用新型的技術(shù)方案，以下列舉出具體的實施例來證明技術(shù)效果；需要強調(diào)的是，這些實施例用于說明本實用新型而不限于限制本實用新型的范圍。
[0016]請參考圖2至圖4，本實用新型提供的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，包括斷流繼電器Jl、橋式整流電路BR (所述橋式整流電路BR由四個二極管D5、D6、D7和D8連接組成)、第一電阻R1、第一電容Cl、晶體管IGBT以及晶體管驅(qū)動電路，所述斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1串聯(lián)于交流電源(220V)與接觸器線圈KM之間，且與所述橋式整流電路BR的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，所述橋式整流電路BR的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于所述晶體管IGBT的源極(S極)和漏極(D極)之間，且與所述第一電阻Rl及第一電容Cl并聯(lián)，所述晶體管IGBT的柵極(G極)通過所述晶體管驅(qū)動電路與控制單元ARM相連，所述斷流繼電器Jl也與所述控制單元ARM相連。本實用新型采用晶體管IGBT和斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1并聯(lián)，在繼電器觸發(fā)斷開前，先導(dǎo)通IGBT，IGBT導(dǎo)通后電阻非常小(豪歐級)，在觸發(fā)斷流繼電器Jl斷開時，電流從觸點轉(zhuǎn)移到晶體管IGBT中，整個斷流繼電器Jl斷開過程中，繼電器觸點無拉弧過程，從而在根本上解決了繼電器斷開電路需要斷弧的問題。且在交流系統(tǒng)供電切換到直流系統(tǒng)供電過程中，切換速度加快，元件更加可靠穩(wěn)定，避免小功率繼電器斷弧能力差而頻繁損壞的現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的可靠性，避免防晃電系統(tǒng)由于切換不可靠而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，避免經(jīng)常更換裝置，提高了生產(chǎn)效率。而相對于電流過零切換方法，電路的切換時刻可以是任意的，無需等待電流過零時刻，從而在切換速度上更快。
[0017]請重點參考圖2，本實用新型提供的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路具體工作過程如下:
[0018]抗晃電系統(tǒng)上電后，斷流繼電器JI與切換繼電器J2的線圈均為未得電狀態(tài)，故斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1和切換繼電器J2的常閉觸點J2-1、J2-2均閉合，交流電流直接從常閉觸點Jl-1、J2-1以及J2-2構(gòu)成的回路中施加到接觸器線圈KM的兩端，接觸器吸和；
[0019]當(dāng)需要將供電系統(tǒng)切換至直流供電時，控制單元ARM先通過所述晶體管驅(qū)動電路驅(qū)動晶體管IGBT導(dǎo)通，而晶體管IGBT導(dǎo)通后的導(dǎo)通電阻非常小，此時電流分別從晶體管IGBT和斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1流過；
[0020]然后，控制單元ARM觸發(fā)斷流繼電器Jl的線圈得電，使斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1斷開，斷開的過程中，電流逐漸到完全從晶體管IGBT中流過，經(jīng)過延時確認(rèn)，以確保斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1完全斷開。由于斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1斷開過程中電流都轉(zhuǎn)移到從晶體管IGBT中流過，斷流繼電器Jl在分?jǐn)噙^程中不拉開電流，因此不會斷弧；
[0021]斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1斷開后，控制單元ARM觸發(fā)晶體管驅(qū)動電路，使晶體管IGBT截止，由于晶體管IGBT和阻值較大的第一電阻Rl并聯(lián)，而晶體管IGBT的截止電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一電阻R1，因此相當(dāng)于將第一電阻Rl串入到接觸器線圈KM和切換繼電器J2所在的回路中，此時的電流已經(jīng)降低到IOmA以下，切換繼電器J2的斷弧能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10mA，因此控制單元ARM可以直接啟動切換繼電器J2，切換直流電壓為接觸器線圈KM供電。
[0022]較佳地，請重點參考圖3，所述控制單元ARM經(jīng)第二電阻R2連接至第一光耦Ul的一個輸入端，所述第一光稱Ul的另一個輸入端連接至5V直流電源,所述第一光稱Ul的兩個輸出端，一個輸出端連接至接地端，另一個輸出端經(jīng)所述斷流繼電器Jl連接至24V直流電源。具體地，5V直流電源為第一光耦Ul的驅(qū)動電源，當(dāng)控制單元ARM輸出相應(yīng)的信號，經(jīng)第一光耦Ul進(jìn)行信號隔離，最終使得斷流繼電器Jl得電。較佳地，所述斷流繼電器Jl的兩端與第一二極管Vl并聯(lián)，第三電阻R3與第二電容C2串聯(lián)后也與所述斷流繼電器Jl并聯(lián)，用以吸收斷流繼電器Jl得失電過程中產(chǎn)生的反向電動勢，提高電路的抗干擾性。
[0023]較佳地，請重點參考圖4，所述晶體管驅(qū)動電路包括推挽電路、第六電阻R6、穩(wěn)壓管D3、第三電容C3、第二二極管D2以及第七電阻R7，所述控制單元ARM經(jīng)第二光耦U2連接至所述推挽電路的輸入端，所述推挽電路的輸出端連接至串聯(lián)連接的第六電阻R6和穩(wěn)壓管D3，其輸出的一條支路經(jīng)第八電阻R8連接至所述晶體管IGBT的柵極，另一條支路經(jīng)所述第七電阻R7連接至接地端，所述推挽電路的輸入端經(jīng)第五電阻R5連接至接地端，所述第二二極管D2與所述第六電阻R6并聯(lián)，所述第三電容C3與所述穩(wěn)壓管D3并聯(lián)。其中，串聯(lián)連接的第六電阻R6和穩(wěn)壓管D3，具體為穩(wěn)壓管D3的陰極端與第六電阻R6串聯(lián)連接；其中，第二二極管D2與所述第六電阻R6并聯(lián)，具體為第二二極管D2的陽極端連接在第六電阻R6與穩(wěn)壓管D3的公共交點。具體地，所述推挽電路由兩極性不同的三極管Ql和Q2連接而成，始終處于一個導(dǎo)通、一個截止的狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，效率高。
[0024]較佳地，請繼續(xù)參考圖4，所述第一電容Cl由兩個相互串聯(lián)的電容El和E2組成，以增加其耐壓性。其中，電容El和E2為無極性電容或者為電解電容。
[0025]綜上所述，本實用新型提供的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，包括斷流繼電器J1、橋式整流電路BR、第一電阻R1、第一電容Cl、晶體管IGBT及晶體管驅(qū)動電路，斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1串聯(lián)于交流電源與接觸器線圈KM之間，且與橋式整流電路BR的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，橋式整流電路BR的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于晶體管IGBT的源極和漏極之間，且與第一電阻Rl及第一電容Cl并聯(lián)，晶體管IGBT的柵極通過晶體管驅(qū)動電路與控制單元ARM相連，斷流繼電器Jl也與控制單元相連。
[0026]當(dāng)需要將接觸器線圈KM切換至直流供電系統(tǒng)時，控制單元ARM先令晶體管IGBT導(dǎo)通，交流電流分別從晶體管IGBT和斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1流過，接著，使斷流繼電器Jl得電，其常閉觸點斷開，電流全部轉(zhuǎn)移到晶體管IGBT中，斷流繼電器Jl在分段過程中不拉開電流，不會斷弧，斷流繼電器Jl的常閉觸點Jl-1完全斷開后，控制單元ARM觸發(fā)晶體管驅(qū)動電路，使晶體管IGBT截止，由于晶體管IGBT與阻值較大的第一電阻Rl并聯(lián)，而晶體管IGBT的截止電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一電阻R1，因此，相當(dāng)于將第一電阻Rl串聯(lián)入接觸器線圈KM和切換繼電器J2所在的回路中，此時，該回路中的電流已降到IOmA以下，切換繼電器J2的斷弧能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10mA，因此，控制單元ARM令切換繼電器J2得電后，切換繼電器J2的兩個常閉觸點J2-1、J2-2能夠順利切換到直流系統(tǒng)上，采用直流供電系統(tǒng)為接觸器線圈KM供電。
[0027]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，其特征在于，包括斷流繼電器、橋式整流電路、第一電阻、第一電容、晶體管以及晶體管驅(qū)動電路，所述斷流繼電器的常閉觸點串聯(lián)于交流電源與接觸器線圈之間，且與所述橋式整流電路的一組相對的輸出引腳并聯(lián)，所述橋式整流電路的另一組相對的輸入引腳并聯(lián)于所述晶體管的源極和漏極之間，且與所述第一電阻及第一電容并聯(lián)，所述晶體管的柵極通過所述晶體管驅(qū)動電路與控制單元相連，所述斷流繼電器也與所述控制單元相連。
2.如權(quán)利要求1所述的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，其特征在于，所述控制單元經(jīng)第二電阻連接至第一光耦的一個輸入端，所述第一光耦的另一個輸入端連接至5V直流電源，所述第一光耦的兩個輸出端，一個輸出端連接至接地端，另一個輸出端經(jīng)所述斷流繼電器連接至24V直流電源。
3.如權(quán)利要求2所述的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，其特征在于，所述斷流繼電器的兩端與第一二極管并聯(lián)，第三電阻與第二電容串聯(lián)后也與所述斷流繼電器并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，其特征在于，所述晶體管驅(qū)動電路包括推挽電路、第六電阻、穩(wěn)壓管、第三電容、第二二極管以及第七電阻，所述控制單元經(jīng)第二光耦連接至所述推挽電路的輸入端，所述推挽電路的輸出端連接至串聯(lián)連接的第六電阻和穩(wěn)壓管，其輸出的一條支路經(jīng)第八電阻連接至所述晶體管的柵極，另一條支路經(jīng)所述第七電阻連接至接地端，所述第二二極管與所述第六電阻并聯(lián)，所述第三電容與所述穩(wěn)壓管并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的防晃電系統(tǒng)中的交流電流切斷電路，其特征在于，所述第一電容由兩個相互串聯(lián)的電容組成。
【文檔編號】H02J9/06GK203691043SQ201320760839
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】沈克明, 姜萬東, 周海濤, 遲玉國, 鄧中昌 申請人:江蘇國網(wǎng)自控科技股份有限公司