專利名稱：基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器，屬交流
接觸器技術領域。
背景技術：
混合式交流接觸器實現(xiàn)了無弧接通與分斷，從而保證交流接觸器具有很高的電壽命，大幅度提高運行可靠性與性能指標，張培銘等在《低壓電器》2001年第1期發(fā)表的論文"新型智能混合式交流接觸器"，鄭昕等在《低壓電器》2005年第9期發(fā)表的論文"智能混合式無弧交流接觸器的研究"，張培銘等所獲專利"智能型混合式交流接觸器"(專利號ZL00242121. 6)都介紹了采用單片機系統(tǒng)對采用二個或三個晶閘管的混合式交流接觸器進行無弧分斷的控制，這些是很好的方案，但是由于這些方案實現(xiàn)智能控制，控制系統(tǒng)比較復雜，必須專門配置如變壓器或開關電源等獨立電源，將接觸器的激磁電源與主電路進行電的隔離，并且提供控制電路所需的電源，必須配置電流互感器檢測主電路電流，并且單片機系統(tǒng)輸出的控制信號按常規(guī)接法并接施加于與主觸頭并聯(lián)的晶閘管的控制極與陰極上，通過足夠大的信號容量使晶閘管處于等待導通狀態(tài)，并且單片機系統(tǒng)是分別為三相晶閘管提供控制信號.由于混合式交流接觸器控制要求較高，造成控制電路復雜且成本高，這些方案很適合于要求較高的應用場合，通過長期進行交流接觸器，特別是混合式交流接觸器的研究了解到對于量大面廣的交流接觸器的市場需求，不僅需要高水平、功能強的智能混合式交流接觸器，更需要適合于廣大用戶需要的電壽命等性能指標遠高于普通交流接觸器，但是電路簡單的通用型混合式交流接觸器，因此對于大量通用交流接觸器的應用場合要求提出混合式交流接觸器新的通用型控制方案，要求電路簡單，成本低，生產極其容易，體積小，同樣能實現(xiàn)無弧接通與分斷達到高的性能指標的控制電路。

發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器，包括電阻Rl，電容Cl，電阻R2，整流橋Z，穩(wěn)壓管W，電容C2，電阻R3，光耦Gl，光耦G2，光耦G3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，雙向晶閘管Jl，雙向晶閘管J2，雙向晶閘管J3，其特征在于接觸器線圈激磁電源Y的一端分別接交流接觸器線圈X、電阻R1與電容C1，電阻Rl的另一端與電容C1的另一端相接后再接到電阻R2的一端，電阻R2的另一端接到整流橋Z的交流側，接觸器線圈激磁電源Y的另一端與交流接觸器線圈X的另一端、整流橋Z的另一交流側相接，整流橋Z的正端分別與穩(wěn)壓管W的正極、電容C2的正極、電阻R3相接，電阻R3的另一端接到光耦G1原邊正極，光耦G1原邊負極與光耦G2原邊正極相接，光耦G2原邊負極與光耦G3原邊正極相接，整流橋Z的負端分別與穩(wěn)壓管W的負極、電容C2的負極、光耦G3原邊負極相接，光耦Gl付邊一端分別與雙向晶閘管Jl的陽極、交流接觸器的A相主觸頭AX1的一端相接，光耦Gl付邊另一端與電阻R4相接，電阻R4的另一端與雙向晶閘管Jl的控制極相接，雙向晶閘管Jl的陰極與A相主觸頭AX1的另一端相接，A相主觸頭AX1的二端接到A相主電路AX，光耦G2付邊一端分別與雙向晶閘管J2的陽極、交流接觸器的B相主觸頭BX1的一端相接，光耦G2付邊另一端與電阻R5相接，電阻R5的另一端與雙向晶閘管J2的控制極相接，雙向晶閘管J2的陰極與B相主觸頭BX1的另一端相接，B相主觸頭BX1的二端接到B相主電路BX，光耦G3付邊一端分別與雙向晶閘管J3的陽極、交流接觸器的C相主觸頭CX1的一端相接，光耦G3付邊另一端與電阻R6相接，電阻R6的另一端與雙向晶閘管J3的控制極相接，雙向晶閘管J3的陰極與C相主觸頭CX1的另一端相接，C相主觸頭CX1的二端接到C相主電路CX。 本實用新型充分利用晶閘管的特點，采用電容降壓，電容儲能，光耦隔離，光耦付
邊串聯(lián)于主電路雙向晶閘管的控制極電路，控制電路僅依靠光耦實現(xiàn)接觸器的激磁電源與
三相主電路電的隔離，控制電路統(tǒng)一為三相雙向晶閘管提供光耦控制的開關信號，實現(xiàn)了
混合式交流接觸器基于光耦隔離與開關控制的直接驅動，通過光耦付邊的開關作用與雙向
晶閘管的特點控制三相雙向晶閘管，而不是將控制信號按常規(guī)接法并接施加于與主觸頭并
聯(lián)的雙向晶閘管的控制極與陰極上，無須通過足夠大容量的信號使雙向晶閘管處于等待導
通狀態(tài)，而是以光耦付邊的開關量信號來保證雙向晶閘管處于等待導通狀態(tài)或關斷狀態(tài)，
控制電路所需能量由激磁電源直接提供，無須專門配置如變壓器或開關電源等獨立電源，
無須配置電流互感器檢測主電路電流，無須進行被控電路相序的檢測，充分利用晶閘管的
特點，在滿足導通條件時，光耦付邊處于導通狀態(tài).由主電路經光耦付邊直接驅動雙向晶
閘管，在主觸頭閉合后電流自動從雙向晶閘管轉移到主觸頭上，利用主觸頭閉合通電后壓
降遠低于雙向晶閘管導通電壓的特點，自動關斷雙向晶閘管，充分利用晶閘管的特點完成
主電路接通過程，而不是依靠關斷控制信號來關斷雙向晶閘管，在滿足關斷條件時利用濾
波電容放電維持雙向晶閘管處于等待導通狀態(tài)，在主觸頭打開過程，當雙向晶閘管兩端電
壓高于導通電壓，雙向晶閘管導通.使電流從主觸頭上自動轉移到雙向晶閘管，在濾波電
容放電電量不滿足要求時，光耦付邊關斷，雙向晶閘管自動關斷，完成主電路開斷過程，不
僅實現(xiàn)了無弧接通與分斷達到高的性能指標，而且大幅度簡化了控制電路，具有電路簡單，
成本低，生產極其容易，體積小等特點。

圖1為本實用新型實施例一的示意框圖。 圖2為本實用新型實施例一控制的主電路工作過程電流轉移的實測波形。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步描述。 如圖1所示，一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器，包括電阻Rl，電容C1，電阻R2，整流橋Z，穩(wěn)壓管W，電容C2，電阻R3，光耦G1，光耦G2，光耦G3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，雙向晶閘管Jl，雙向晶閘管J2，雙向晶閘管J3，其特征在于接觸器線圈激磁電源Y的一端分別接交流接觸器線圈X、電阻Rl與電容Cl，電阻Rl的另一端與電容Cl的另一端相接后再接到電阻R2的一端，電阻R2的另一端接到整流橋Z的交流側，接觸器線圈激磁電源Y的另一端與交流接觸器線圈X的另一端、整流橋Z的另一交流側相接，整流橋Z的正端分別與穩(wěn)壓管W的正極、電容C2的正極、電阻R3相接，電阻R3的另一端接到光耦Gl原邊正極，光耦Gl原邊負極與光耦G2原邊正極相接，光耦G2原邊負極與光耦G3原邊正極相接，整流橋Z的負端分別與穩(wěn)壓管W的負極、電容C2的負極、光耦G3原邊負極相接，光耦G1付邊一端分別與雙向晶閘管Jl的陽極、交流接觸器的A相主觸頭AX1的一端相接，光耦Gl付邊另一端與電阻R4相接，電阻R4的另一端與雙向晶閘管Jl的控制極相接，雙向晶閘管Jl的陰極與A相主觸頭AX1的另一端相接，A相主觸頭AX1的二端接到A相主電路AX，光耦G2付邊一端分別與雙向晶閘管J2的陽極、交流接觸器的B相主觸頭BX1的一端相接，光耦G2付邊另一端與電阻R5相接，電阻R5的另一端與雙向晶閘管J2的控制極相接，雙向晶閘管J2的陰極與B相主觸頭BX1的另一端相接，B相主觸頭BX1的二端接到B相主電路BX，光耦G3付邊一端分別與雙向晶閘管J3的陽極、交流接觸器的C相主觸頭CX1的一端相接，光耦G3付邊另一端與電阻R6相接，電阻R6的另一端與雙向晶閘管J3的控制極相接，雙向晶閘管J3的陰極與C相主觸頭CX1的另一端相接，C相主觸頭CX1的二端接到C相主電路CX。 當接觸器線圈激磁電源Y上電時，交流接觸器線圈X通電，同時激磁電源經電阻Rl、電容Cl與電阻R2降壓并限流后再經過整流橋Z將激磁電源變?yōu)榈蛪褐绷麟妷?，該電壓由穩(wěn)壓管W穩(wěn)壓，電容C2濾波后再經電阻R3限流施加于三個光耦的原邊，三個光耦起著隔離與控制信號傳輸?shù)淖饔?，光耦Gl原邊、光耦G2原邊與光耦G3原邊串聯(lián)，三個光耦原邊導通，光耦Gl付邊處于導通狀態(tài)，由于A相主觸頭AX1處于斷開狀態(tài)，A相主電路AX電壓施加于光耦G1付邊、限流電阻R4、雙向晶閘管J1的控制極與陰極的電路，使雙向晶閘管J1導通，A相主電路AX接通，由于接觸器線圈通電后滯后一段時間，主觸頭才閉合，在A相主電路AX經雙向晶閘管Jl接通后，A相主觸頭AX1閉合，電流從雙向晶閘管Jl轉移到A相主觸頭AX1上，A相主觸頭AX1閉合通電后電壓降很低，不足以維持雙向晶閘管Jl運行，雙向晶閘管Jl關斷，完成A相主電路AX的接通過程，B相主電路BX與C相主電路CX的接通過程與A相相同。 接觸器開斷電路過程是當接觸器線圈激磁電源Y斷電時，交流接觸器線圈X斷電，同時電容C2經電阻R3向三個光耦的原邊放電，三個光耦起著隔離與控制信號傳輸?shù)淖饔?，光耦G1原邊、光耦G2原邊與光耦G3原邊串聯(lián)，三個光耦原邊關斷，光耦G1付邊處于關斷狀態(tài)，由于此時A相主觸頭AX1處于閉合狀態(tài)，而A相主觸頭AX1閉合通電后電壓降很低，不足以維持雙向晶閘管Jl運行，雙向晶閘管Jl仍處于關斷狀態(tài)，當A相主觸頭AX1打開后，雙向晶閘管Jl滿足導通條件，電流從A相主觸頭AX1轉移到雙向晶閘管Jl上，當電容C2經電阻R3向三個光耦的原邊放電，不滿足光耦導通條件后，光耦G1付邊關斷，雙向晶閘管Jl在小于維持電流時關斷，從而完成A相主電路(AX)的開斷過程，B相主電路BX與C相主電路CX的開斷過程與A相相同。 由于充分利用晶閘管的特點，采用電容降壓，電容儲能，光耦隔離，光耦付邊串聯(lián)于主電路雙向晶閘管的控制極電路，控制電路僅依靠光耦實現(xiàn)接觸器的激磁電源與三相主電路電的隔離，控制電路統(tǒng)一為三相雙向晶閘管提供光耦控制的開關信號，實現(xiàn)了混合式交流接觸器基于光耦隔離與開關控制的直接驅動，通過光耦付邊的開關作用與雙向晶閘管的特點控制三相雙向晶閘管，而不是將控制信號按常規(guī)接法并接施加于與主觸頭并聯(lián)的雙向晶閘管的控制極與陰極上，無須通過足夠大容量的信號使雙向晶閘管處于等待導通狀態(tài)，而是以光耦付邊的開關量信號來保證雙向晶閘管處于等待導通狀態(tài)或關斷狀態(tài)，控制電路所需能量由激磁電源直接提供，無須專門配置如變壓器或開關電源等獨立電源，無須配置電流互感器檢測主電路電流，無須進行被控電路相序的檢測，充分利用晶閘管的特點，在滿足導通條件時，光耦付邊處于導通狀態(tài).由主電路經光耦付邊直接驅動雙向晶閘管，在主觸頭閉合后電流自動從雙向晶閘管轉移到主觸頭上，利用主觸頭閉合通電后壓降遠低于雙向晶閘管導通電壓的特點，自動關斷雙向晶閘管，充分利用晶閘管的特點完成主電路接通過程，而不是依靠關斷控制信號來關斷雙向晶閘管，在滿足關斷條件時利用濾波電容放電維持雙向晶閘管處于等待導通狀態(tài)，在主觸頭打開過程，當雙向晶閘管兩端電壓高于導通電壓，雙向晶閘管導通.使電流從主觸頭上自動轉移到雙向晶閘管，在濾波電容放電電量不滿足要求時，光耦付邊關斷，雙向晶閘管自動關斷，完成主電路開斷過程，不僅實現(xiàn)了無弧接通與分斷達到高的性能指標，而且大幅度簡化了控制電路，具有電路簡單，成本低，生產極其容易，體積小等特點。 圖2為基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器經實驗室完整的電路測試，實現(xiàn)了全過程無弧接通與分斷的波形圖，波形圖顯示混合式交流接觸器某相電路工作全過程，圖中上面波形為某相雙向晶閘管的電流波形，下面波形為某相主觸頭的電流波形，當接觸器線圈激磁電源上電時，交流接觸器線圈通電，由于某相主觸頭處于斷開狀態(tài)，該相雙向晶閘管導通，該相主電路接通，由于接觸器線圈通電后滯后一段時間，該相主觸頭才閉合，該相主觸頭閉合后，電流從雙向晶閘管轉移到該相主觸頭上，該相主觸頭閉合通電后電壓降很低，不足以維持雙向晶閘管運行，雙向晶閘管關斷，該相主電路電流通過主觸頭進入運行狀態(tài)，完成該相主電路的接通過程，從圖中可見在接通過程主觸頭發(fā)生彈跳，主電路電流在主觸頭與雙向晶閘管之間轉移，雙向晶閘管仍然保證主電路的電流處于導通狀態(tài)，接觸器開斷電路過程是當接觸器線圈激磁電源斷電時，交流接觸器線圈斷電，由于某相主觸頭閉合通電后電壓降很低，不足以維持雙向晶閘管運行，雙向晶閘管仍處于關斷狀態(tài)，主電路電流仍然通過主觸頭，當該相主觸頭打開后，雙向晶閘管滿足導通條件，電流從該相主觸頭轉移到雙向晶閘管上，當電容經電阻向三個光耦的原邊放電，不滿足光耦導通條件后，光耦付邊關斷，雙向晶閘管在小于維持電流時關斷，該相主電路電流關斷，從而完成該相主電路的開斷過程。
權利要求一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器，包括電阻(R1)，電容(C1)，電阻(R2)，整流橋(Z)，穩(wěn)壓管(W)，電容(C2)，電阻(R3)，光耦(G1)，光耦(G2)，光耦(G3)，電阻(R4)，電阻(R5)，電阻(R6)，雙向晶閘管(J1)，雙向晶閘管(J2)，雙向晶閘管(J3)，其特征在于接觸器線圈激磁電源(Y)的一端分別接交流接觸器線圈(X)、電阻(R1)與電容(C1)，電阻(R1)的另一端與電容(C1)的另一端相接后再接到電阻(R2)的一端，電阻(R2)的另一端接到整流橋(Z)的交流側，接觸器線圈激磁電源(Y)的另一端與交流接觸器線圈(X)的另一端、整流橋(Z)的另一交流側相接，整流橋(Z)的正端分別與穩(wěn)壓管(W)的正極、電容(C2)的正極、電阻(R3)相接，電阻(R3)的另一端接到光耦(G1)原邊正極，光耦(G1)原邊負極與光耦(G2)原邊正極相接，光耦(G2)原邊負極與光耦(G3)原邊正極相接，整流橋(Z)的負端分別與穩(wěn)壓管(W)的負極、電容(C2)的負極、光耦(G3)原邊負極相接，光耦(G1)付邊一端分別與雙向晶閘管(J1)的陽極、交流接觸器的A相主觸頭(AX1)的一端相接，光耦(G1)付邊另一端與電阻(R4)相接，電阻(R4)的另一端與雙向晶閘管(J1)的控制極相接，雙向晶閘管(J1)的陰極與A相主觸頭(AX1)的另一端相接，A相主觸頭(AX1)的二端接到A相主電路(AX)，光耦(G2)付邊一端分別與雙向晶閘管(J2)的陽極、交流接觸器的B相主觸頭(BX1)的一端相接，光耦(G2)付邊另一端與電阻(R5)相接，電阻(R5)的另一端與雙向晶閘管(J2)的控制極相接，雙向晶閘管(J2)的陰極與B相主觸頭(BX1)的另一端相接，B相主觸頭(BX1)的二端接到B相主電路(BX)，光耦(G3)付邊一端分別與雙向晶閘管(J3)的陽極、交流接觸器的C相主觸頭(CX1)的一端相接，光耦(G3)付邊另一端與電阻(R6)相接，電阻(R6)的另一端與雙向晶閘管(J3)的控制極相接，雙向晶閘管(J3)的陰極與C相主觸頭(CX1)的另一端相接，C相主觸頭(CX1)的二端接到C相主電路(CX)。
專利摘要本實用新型涉及一種基于光耦的混合式交流接觸器無源開關驅動控制器，包括電阻(R1)，電容(C1)，電阻(R2)，整流橋(Z)，穩(wěn)壓管(W)，電容(C2)，電阻(R3)，光耦(G1)，光耦(G2)，光耦(G3)，電阻(R4)，電阻(R5)，電阻(R6)，雙向晶閘管(J1)，雙向晶閘管(J2)，雙向晶閘管(J3)，充分利用晶閘管的特點，控制電路采用光耦實現(xiàn)接觸器的激磁電源與三相主電路電的隔離，統(tǒng)一為三相雙向晶閘管提供光耦控制的開關信號，無須專門配置電源與電流互感器，實現(xiàn)了混合式交流接觸器基于光耦隔離與開關控制的直接驅動，不僅實現(xiàn)了無弧接通與分斷，而且具有控制電路極其簡單，體積小，成本低，性能指標高，通用性強，安全，可靠等特點。
文檔編號H01H47/22GK201498436SQ200920309668
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者劉向軍, 吳功祥, 張培銘, 江和, 鮑光海 申請人:福州大學