專利名稱：觸發(fā)節(jié)能裝置及晶閘管開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置及晶閘管開(kāi)關(guān)屬于電開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，特別是一種適用于變壓器觸發(fā)的晶閘管開(kāi)關(guān)觸發(fā)回路中應(yīng)用的觸發(fā)節(jié)能裝置及一種觸發(fā)能耗極低、線性好、產(chǎn)生諧波量小可靠性高的晶閘管開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前在電力需要對(duì)負(fù)載頻繁投切系統(tǒng)中，廣泛使用晶閘管開(kāi)關(guān)對(duì)阻性、感性或容性負(fù)載進(jìn)行投切，為了保證控制電路與主回路的電氣隔離和減少晶閘管的觸發(fā)功率，一般并不會(huì)采用直流電觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，而是采用控制電路通過(guò)觸發(fā)變壓器提供連續(xù)脈沖觸發(fā) 信號(hào)來(lái)觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通(如附圖I所示)，為考慮到控制電路能耗及觸發(fā)變壓器長(zhǎng)時(shí)間在高頻大電流工作狀態(tài)下不至于飽和，其一般設(shè)計(jì)在脈寬30左右微秒，占空比為1/3的條件下工作，在此按 30微秒計(jì)算得:1. 414X380XSIN(2X3. 14X50X0. 00003X2) = 10V,由此可知在380V/50HZ的交流電壓系統(tǒng)中，其要在晶閘管兩端電壓IOV左右才能可靠觸發(fā)(注這有一定的隨機(jī)性)，使得晶閘管輸出電流波形線性差、會(huì)產(chǎn)生較大的諧波污染，在控制電路控制晶閘管導(dǎo)通期間，不管晶閘管是否已導(dǎo)通或是否已具備觸發(fā)導(dǎo)通的條件，觸發(fā)變壓器仍需提供連續(xù)觸發(fā)信號(hào)給晶閘管的控制方式(注一旦晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)信號(hào)完全可以關(guān)閉，且觸發(fā)時(shí)間僅需微秒級(jí))，同樣也存在造成不必要的能耗浪費(fèi)，使控制電路存在供電容量要大、體積增加、發(fā)熱量大的缺點(diǎn)，并且長(zhǎng)時(shí)間工作在高頻大電流高溫條件下的電子元器件也容易老化損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有晶閘管開(kāi)關(guān)的不足之處而提供一種電路簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高且能方便在各種變壓器觸發(fā)控制晶閘管導(dǎo)通的晶閘管開(kāi)關(guān)觸發(fā)回路中應(yīng)用，使得觸發(fā)能耗能大大降低的觸發(fā)節(jié)能裝置，及一種能耗低、線性好、產(chǎn)生諧波量小、可靠性聞的晶閘管開(kāi)關(guān)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)達(dá)到的，一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其包括電壓檢測(cè)電路；電子開(kāi)關(guān)，所述電子開(kāi)關(guān)的控制端與所述電壓檢測(cè)電路的輸出端連接，所述電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)在所要控制晶閘管的觸發(fā)回路中，所述電壓檢測(cè)電路的輸入端與所述晶閘管連接?！N觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述觸發(fā)節(jié)能裝置的輸入信號(hào)為脈沖信號(hào)。一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述觸發(fā)節(jié)能裝置的輸入信號(hào)為直流電信號(hào)。一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)利用晶體管作為開(kāi)關(guān)元件，所述晶體管為三極管或者達(dá)林頓管。一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電壓檢測(cè)電路包括限流電阻、二極管、三極管，所述限流電阻、所述二極管、所述三極管的輸入端串聯(lián)，所述串聯(lián)回路的兩端與所述晶閘管兩端連接，所述三極管輸出端與所述電子開(kāi)關(guān)控制端連接。 一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電壓檢測(cè)電路為窗口電壓檢測(cè)電路，在窗口電壓范圍內(nèi)控制所述電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，窗口電壓范圍外控制所述電子開(kāi)關(guān)截止。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于其包括以上所述任意一項(xiàng)的觸發(fā)節(jié)能裝置、變壓器、整流電路、晶閘管，所述變壓器輸出端通過(guò)整流電路與所述觸發(fā)節(jié)能裝置連接，所述觸發(fā)節(jié)能裝置與所述晶閘管連接。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于所述晶閘管包括兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管觸發(fā)能量分別由所述變壓器不同的輸出繞組提供，所述整流電路連接有儲(chǔ)能電容，所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管觸發(fā)回路中分別連接有控制觸發(fā)回路導(dǎo)通的光電稱合器。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于其還包括一內(nèi)置有微控制器的控制電路，所述控制電路連接有工作電源，所述光電耦合器控制端分別與所述微控制器輸出端口連接，所述微控制器的輸入端口連接有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，所述微控制器至少有一輸入端口作為控制輸入端。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于所述變壓器輸入端連接有一控制電路，所述控制電路至少能產(chǎn)生脈沖信號(hào)。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于控制電路內(nèi)置有微控制器，所述控制電路連接有工作電源，所述晶閘管包括兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述變壓器至少有二只，分別驅(qū)動(dòng)所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述變壓器驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述微控制器不同輸出端口控制，所述微控制器的輸入端口連接有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，所述微控制器至少有一輸入端口作為控制輸入端。一種晶閘管開(kāi)關(guān)，其還包括電壓過(guò)零檢測(cè)電路，所述電壓過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端與所述晶閘管開(kāi)關(guān)的輸入端口連接。其工作原理觸發(fā)節(jié)能裝置輸入端連接有觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)與晶閘管相連接的電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到晶閘管兩端電壓大于一定電壓時(shí)(注要大于晶閘管導(dǎo)通電壓降)，由電壓檢測(cè)電路控制電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，晶閘管得到觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通后晶閘管兩端電壓降低，電壓檢測(cè)電路控制電子開(kāi)關(guān)關(guān)閉，完成晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通過(guò)程。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，觸發(fā)節(jié)能裝置，其包括電壓檢測(cè)電路、電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)的控制端與電壓檢測(cè)電路的輸出端連接，電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)在所要控制晶閘管的觸發(fā)回路中，電壓檢測(cè)電路的輸入端與晶閘管連接。電壓檢測(cè)電路在檢測(cè)到晶閘管兩端電壓值大于晶閘管導(dǎo)通電壓降的條件下才控制電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，觸發(fā)變壓器輸出的觸發(fā)信號(hào)通過(guò)電子開(kāi)關(guān)觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，電壓檢測(cè)電路在檢測(cè)到所述晶閘管導(dǎo)通時(shí)，立即控制所述電子開(kāi)關(guān)關(guān)閉晶閘管觸發(fā)控制信號(hào)，這樣大大減小觸發(fā)信號(hào)的能耗，減少了控制電路和觸發(fā)變壓器的大電流工作時(shí)間，本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置具有電路簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高且能方便應(yīng)用在各種變壓器觸發(fā)控制晶閘管導(dǎo)通的晶閘管開(kāi)關(guān)中，使得觸發(fā)能耗大大降低的觸發(fā)節(jié)能裝置，這樣可減小控制電路的溫升和提高控制電路的可靠性；采用本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置的晶閘管開(kāi)關(guān)，由于晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能耗極低，可以進(jìn)一步通過(guò)提高觸發(fā)變壓器的脈沖信號(hào)頻率和脈沖信號(hào)的占空比(占空比可達(dá)1/2)或?qū)ψ儔浩鞯妮敵鲂盘?hào)進(jìn)行整流、電容儲(chǔ)能變?yōu)橹绷麟娫俳?jīng)觸發(fā)節(jié)能裝置給晶閘管控制端，使得本實(shí)用新型晶閘管開(kāi)關(guān)具有工作能耗極低、導(dǎo)通線性好、諧波量小且可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖I背景技術(shù)的變壓器觸發(fā)晶閘管電路圖。附圖2本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置實(shí)施例之一電路圖。附圖3本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置實(shí)施例之二電路圖。附圖4本實(shí)用新型晶閘管開(kāi)關(guān)實(shí)施例之一電路圖。附圖5本實(shí)用新型晶閘管開(kāi)關(guān)實(shí)施例之二電路圖。
具體實(shí)施方式
如附圖2所示，Jl為觸發(fā)信號(hào)輸入端，輸入的觸發(fā)信號(hào)經(jīng)觸發(fā)節(jié)能裝置(A)與晶閘管SCRl連接。觸發(fā)節(jié)能裝置(A):包括電子開(kāi)關(guān)(Al)、電壓檢測(cè)電路(A2);電子開(kāi)關(guān)(Al)串聯(lián)在與所要控制晶閘管SCRl的觸發(fā)回路中，電壓檢測(cè)電路(A2)輸入端連接至晶閘管SCRl兩端，電壓檢測(cè)電路(A2)輸出端通過(guò)一限流電阻R2連接至電子開(kāi)關(guān)(Al)的控制端(注R2為非必要元件，當(dāng)電子開(kāi)關(guān)(Al)或電壓檢測(cè)電路(A2)內(nèi)置限流元件時(shí)可以不用，如三極管Ql、Q2采用內(nèi)置有限流電阻的三極管)。電子開(kāi)關(guān)(Al):內(nèi)置晶體管Ql (注附圖2標(biāo)示的Ql為三極管，如用達(dá)林頓管或用三極管組成的達(dá)林頓電路驅(qū)動(dòng)效果會(huì)更好)。電壓檢測(cè)電路(A2):由限流電阻R1、二極管D1、三極管Q2組成，限流電阻R1、二極管D1、三極管Q2的輸入端串聯(lián)組成信號(hào)的輸入回路(注二極管Dl當(dāng)采用正向電壓降小于一伏的二極管時(shí)，可以用兩只或兩只以上二極管串聯(lián)，如用發(fā)光二極管等壓降大于一伏的二極管時(shí)一只即可，也可以串聯(lián)穩(wěn)壓二極管，但要確保與輸入回路相連接的晶閘管SCRl導(dǎo)通后，電壓檢測(cè)電路(A2)能可靠檢測(cè))，三極管Q2的集電極輸出控制信號(hào)。工作過(guò)程J1輸入有觸發(fā)信號(hào)(信號(hào)可以為脈沖信號(hào)，也可以為直流電信號(hào))，在晶閘管SCRl兩端正向電壓值能使電壓檢測(cè)電路(A2)的三極管Q2導(dǎo)通時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通控制電子開(kāi)關(guān)(Al)三極管Ql導(dǎo)通，Jl輸入的觸發(fā)信號(hào)通過(guò)電子開(kāi)關(guān)(Al)觸發(fā)晶閘管SCRl導(dǎo)通，當(dāng)晶閘管SCRl導(dǎo)通后，其兩端電壓變低，電壓檢測(cè)電路(A2)三極管Q2截止，電子開(kāi)關(guān)(Al)的三極管Ql截止，完成晶閘管SCRl觸發(fā)導(dǎo)通過(guò)程。注在說(shuō)明書附圖2中的觸發(fā)節(jié)能裝置，其電子開(kāi)關(guān)晶體管采用P型管，電壓檢測(cè)電路三極管采用N型管，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以用N型管和P型管互換，只要接線極性稍微改變而已，其工作原理不變，在此就不多贅述。如附圖3所示，此實(shí)施例為帶過(guò)零觸發(fā)的觸發(fā)節(jié)能裝置，Jl為觸發(fā)信號(hào)輸入端，觸發(fā)節(jié)能裝置(A)與晶閘管SCRl連接。觸發(fā)節(jié)能裝置(A):包括電子開(kāi)關(guān)(Al)和窗口電壓檢測(cè)電路(A2);電子開(kāi)關(guān)(Al)串聯(lián)在與所要控制晶閘管SCRl的觸發(fā)回路中，電壓檢測(cè)電路(A2)輸入端連接至所述的晶閘管SCRl兩端，電壓檢測(cè)電路(A2)輸出端通過(guò)限流電阻R2連接至所述電子開(kāi)關(guān)(Al)的控制端(注R2為非必要元件，當(dāng)電子開(kāi)關(guān)(Al)或電壓檢測(cè)電路(A2)內(nèi)置限流元件時(shí)可以不用)。電子開(kāi)關(guān)(Al):內(nèi)置晶體管Ql (注附圖3標(biāo)示的Ql為達(dá)林頓管)。[0032]電壓檢測(cè)電路(A2)為一個(gè)窗口電壓檢測(cè)電路其包括限流電阻R1、分壓電阻R3、二極管D1、三極管Q2、二極管D2、三極管Q3，限流電阻R1、分壓電阻R3、二極管D1、三極管Q2的輸入端串聯(lián)組成三極管Q2的信號(hào)輸入回路，由三極管Q2的集電極輸出控制信號(hào)，限流電阻R1、二極管D2、三極管Q3的輸入端串聯(lián)組成三極管Q3的信號(hào)輸入回路，三極管Q3的集電極輸出連接至三極管Q2的控制端。注電壓檢測(cè)電路(A2)的二極管D2在附圖3標(biāo)示為反向連接的穩(wěn)壓二極管，也可以用正向壓降較大的發(fā)光二極管或多只正向連接的二極管替代，工作原理相同。工作過(guò)程J1輸入有觸發(fā)信號(hào)(信號(hào)可以為脈沖信號(hào)，也可以為直流電信號(hào))，在晶閘管SCRl兩端正向電壓值較高能使電壓檢測(cè)電路(A2)三極管Q3導(dǎo)通時(shí)，三極管Q3控制電壓檢測(cè)電路(A2)三極管Q2截止，三極管Q2控制所述電子開(kāi)關(guān)(Al)達(dá)林頓管Ql截止，防止晶閘管SCRl電壓非過(guò)零觸發(fā)；在晶閘管SCRl兩端正向電壓值剛好能使電壓檢測(cè)電路(A2)的三極管Q2導(dǎo)通而三極管Q3不能導(dǎo)通時(shí)(即在窗口電壓內(nèi))，三極管Q2導(dǎo)通控制所述電子開(kāi)關(guān)(Al)達(dá)林頓管Ql導(dǎo)通，Jl輸入的觸發(fā)信號(hào)通過(guò)所述電子開(kāi)關(guān)(Al)觸發(fā)所述晶閘管SCRl導(dǎo)通，當(dāng)晶閘管SCRl導(dǎo)通后其兩端電壓變低，電壓檢測(cè)電路(A2)三極管Q2截止，電子開(kāi)關(guān)(Al)的達(dá)林頓管Ql截止，完成晶閘管SCRl電壓過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通過(guò)程。注在以上工作過(guò)程中三極管Q2、三極管Q3的輸出有可能出現(xiàn)輸出競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，但由于晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通有一定脈寬的要求，一般并不會(huì)造成晶閘管因誤觸發(fā)導(dǎo)通現(xiàn)象。如附圖4所示的晶閘管開(kāi)關(guān)，一種包括本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置的晶閘管開(kāi)關(guān)，Jl為電源輸入端，變壓器Tl輸出端通過(guò)整流電路(這里分別由整流橋BRl、BR2完成)和觸發(fā)節(jié)能裝置(A)與晶閘管SCR1、SCR2(SCR1、SCR2為單向晶閘管反向并聯(lián))連接，在晶閘管SCRU SCR2的觸發(fā)回路中連接有用于控制觸發(fā)回路導(dǎo)通的光電耦合器0PT3、0PT4(附圖4光電耦合器0PT3、0PT4與晶閘管SCR1、SCR2的觸發(fā)回路中觸發(fā)節(jié)能裝置A的電子開(kāi)關(guān)Q1、Q2控制端連接)，光電耦合器0PT3、0PT4的控制端連接有控制電路(C)，整流電路輸出端連接有儲(chǔ)能電容Cl、C2。電壓過(guò)零檢測(cè)電路⑶由限流電阻R4、光電耦合器0PT2和二極管D7組成(注二極管D7非必要元件，如光電耦合器0PT2內(nèi)置反向二極管時(shí)可以不用)，光電耦合器0PT2輸入端、限流電阻R4串聯(lián)，串聯(lián)回路連接至晶閘管開(kāi)關(guān)的輸入端(J2、J4端點(diǎn))，光電耦合器0PT2的輸出端連接至控制電路(C)?？刂齐娐?C):其以微控制器MCU (此實(shí)施例MCU型號(hào)以F300為例)為控制核心，控制電路工作電源由變壓器Tl提供，經(jīng)整流電路BR3整流、電容C3和C4濾波后，通過(guò)Ul穩(wěn)壓、電容C5和C6濾波給MCU供電；J6為控制輸入端口，J6輸入的控制晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制信號(hào)經(jīng)限流電阻R5、光電耦合器OPTl輸入到微控制器MCU的PO. 2 口，微控制器MCU的PO. 6 口和PO. 7 口與光電耦合器0PT3、0PT4控制端連接，微控制器MCU的PO. 5端口為電壓過(guò)零信號(hào)輸入端口，其與電壓過(guò)零檢測(cè)電路(B)的光電耦合器0PT2輸出端連接。工作過(guò)程在控制電路(C)上電后，微控制器MCU得電工作，當(dāng)微控制器MCU的PO. 2端口檢測(cè)到投入控制信號(hào)和PO. 5端口輸入電壓過(guò)零信號(hào)時(shí)，微控制器MCU的PO. 6、PO. 7端口輸出低電平，光電耦合器0PT3、0PT4控制節(jié)能裝置A的電子開(kāi)關(guān)Ql、Q2導(dǎo)通，晶閘管SCR1、SCR2導(dǎo)通，在晶閘管SCRl和SCR2已導(dǎo)通或兩端電壓很低時(shí)，三極管Q3、Q4由 于沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)電壓而截止，電子開(kāi)關(guān)Ql、Q2 (Ql、Q2為達(dá)林頓管)截止，晶閘管SCRl和SCR2兩端電壓達(dá)到約2V的電壓時(shí)(這時(shí)剛好可以滿足晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通條件)，如J2相對(duì)于J3為正電位時(shí)三極管Q3導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)Ql導(dǎo)通，晶閘管SCRl觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管SCRl導(dǎo)通后兩端電壓降小于2V，三極管Q3截止，電子開(kāi)關(guān)Ql截止，觸發(fā)信號(hào)關(guān)閉，如J3相對(duì)于J2為正電位時(shí)三極管Q4導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)Q2導(dǎo)通，晶閘管SCR2觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管SCR2 —導(dǎo)通兩端電壓降小于2V，三極管Q4截止，電子開(kāi)關(guān)Q2截止，觸發(fā)信號(hào)關(guān)閉，當(dāng)微控制器MCU的PO. 2端口檢測(cè)到無(wú)投入控制信號(hào)時(shí)，微控制器MCU通過(guò)PO. 5端口檢測(cè)輸入交流電的當(dāng)前的極性，再置PO. 6、PO. 7端口為高電平，與其連接的光電耦合器0PT3、0PT4控制節(jié)能裝置(A)的電子開(kāi)關(guān)Q1、Q2截止，晶閘管SCR1、SCR2電流過(guò)零關(guān)斷，這樣微控制器MCU可知負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性；當(dāng)再次微控制器MCU輸入端口 PO. 2輸入有控制信號(hào)時(shí)，如上次分?jǐn)鄷r(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)輸出連接的負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性為J3對(duì)J5為正，則微控制器MCU在通過(guò)PO. 5輸入的過(guò)零信號(hào)得出輸入電壓過(guò)零且判斷出輸入電壓過(guò)零后J2對(duì)J4為正電位時(shí)，置PO. 6為低電平，晶閘管SCRl導(dǎo)通，五毫秒后(當(dāng)主回路工作電壓為50HZ時(shí))，置PO. 7為低電平，晶閘管SCR2導(dǎo)通，起到對(duì)負(fù)載電容無(wú)涌流等電位投入的目的；如上次分?jǐn)鄷r(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)輸出連接的負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性為J3對(duì)J5為負(fù)，則微控制器MCU在通過(guò)PO. 5輸入的過(guò)零信號(hào)得出輸入電壓過(guò)零且判斷出輸入電壓過(guò)零后J2對(duì)J4為負(fù)電位時(shí),置PO. 7為低電平，晶閘管SCR2導(dǎo)通,五毫秒后,置PO. 6為低電平，晶閘管SCRl導(dǎo)通,起到對(duì)負(fù)載電容無(wú)涌流等電位投入的目的。此實(shí)施例晶閘管開(kāi)關(guān)對(duì)變壓器輸出的信號(hào)進(jìn)行整流并通過(guò)儲(chǔ)能電容Cl、C2(變?yōu)橹绷麟娦盘?hào))，由于不存在脈沖觸發(fā)的脈沖信號(hào)占空比問(wèn)題，具有晶閘管導(dǎo)通性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且采用單一變壓器具有效率更高、晶閘管開(kāi)關(guān)體積更小的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)需電壓過(guò)零投入 或觸發(fā)節(jié)能裝置(A)帶電壓過(guò)零導(dǎo)通時(shí)，可以省略控制電路(C)和電壓過(guò)零檢測(cè)電路(B)，控制晶閘管觸發(fā)回路導(dǎo)通的光電耦合器0PT3、0PT4可以作為控制晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制開(kāi)關(guān)，如晶閘管開(kāi)關(guān)為上電導(dǎo)通時(shí)光電耦合器0PT3、0PT4可省略，當(dāng)變壓器Tl輸入端輸入信號(hào)為高頻脈沖信號(hào)時(shí)(當(dāng)變壓器Tl為非工頻變壓器時(shí))，儲(chǔ)能電容Cl、C2也可以省略，即晶閘管開(kāi)關(guān)只要包括變壓器、整流電路、觸發(fā)節(jié)能裝置、晶閘管即可。如附圖5所示的晶閘管開(kāi)關(guān)，一種包括本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置的晶閘管開(kāi)關(guān)，變壓器T2和T3通過(guò)整流電路(這里分別由二極管Dl、D2完成)、觸發(fā)節(jié)能裝置(A)與晶閘管SCR1、SCR2(SCR1、SCR2為單向晶閘管反向并聯(lián))連接，觸發(fā)變壓器T2和T3輸入端連接有產(chǎn)生脈沖信號(hào)的控制電路(C)。電壓過(guò)零檢測(cè)電路⑶由限流電阻R4、光電耦合器0PT2和二極管D7組成(注二極管D7非必要元件，如光電耦合器0PT2內(nèi)置阻尼二極管時(shí)可以不用)，光電耦合器0PT2輸入端、限流電阻R4串聯(lián)，串聯(lián)回路連接至晶閘管開(kāi)關(guān)的輸入兩端(J2、J4端點(diǎn))，光電耦合器0PT2的輸出端連接至控制電路(C)。控制電路(C):其以微控制器MCU (此實(shí)施例MCU型號(hào)以F300為例)為控制核心，控制電路工作電源由Jl端口輸入電源經(jīng)變壓器Tl壓降，經(jīng)整流電路BRl整流、電容Cl和C2濾波后，一路通過(guò)Ul穩(wěn)壓、電容C3和C4濾波給MCU供電；一路給觸發(fā)變壓器T2、T3供電，J6為控制輸入端口，J6輸入的控制晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制信號(hào)經(jīng)限流電阻R5、光電耦合器OPTl輸入到微控制器MCU的PO. 2 口，微控制器MCU的PO. I 口輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管Q5，由三極管Q5再驅(qū)動(dòng)觸發(fā)變壓器T2，微控制器MCU的PO. 0 口輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管Q6，由三極管Q6再驅(qū)動(dòng)觸發(fā)變壓器T3，觸發(fā)變壓器T2、T3輸出端通過(guò)整流電路(二極管DU D2)與觸發(fā)節(jié)能電路(A)連接，觸發(fā)節(jié)能電路(A)與晶閘管SCR1、SCR2連接，微控制器MCU的PO. 5端口為電壓過(guò)零信號(hào)輸入端口，其與電壓過(guò)零檢測(cè)電路(B)的光電耦合器0PT2輸出端連接。工作過(guò)程在控制電路(C)上電后，微控制器MCU得電工作，當(dāng)微控制器MCU的PO. 2端口檢測(cè)到投入控制信號(hào)和PO. 5端口輸入電壓過(guò)零信號(hào)時(shí)，微控制器MCU的PO. I、PO. 0端口輸出脈沖信號(hào)(為提高晶閘管導(dǎo)通的線性，建議提高脈沖寬度占空比等于或接近于二分之一)，變壓器T2、T3輸出信號(hào)通過(guò)整流電路(這里分別由二極管D1、D2完成)給節(jié)能裝置A，晶閘管SCR1、SCR2導(dǎo)通，在晶閘管SCRl和SCR2已導(dǎo)通或兩端電壓很低時(shí)，三極管Q3、Q4由于沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)電壓而截止，電子開(kāi)關(guān)Q1、Q2(Q1、Q2為達(dá)林頓管)截止，晶閘管SCRl和SCR2兩端電壓達(dá)到約2V的電壓時(shí)(這時(shí)剛好可以滿足晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通條件)，如J2相對(duì)于J3為正電位時(shí),三極管Q3導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)的達(dá)林頓管Ql導(dǎo)通，晶閘管SCRl觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管SCRl導(dǎo)通后兩端電壓降小于2V，三極管Q3截止，電子開(kāi)關(guān)Ql截止，觸發(fā)信號(hào)關(guān)閉，如J3相對(duì)于J2為正電位時(shí),三極管Q4導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)的Q2導(dǎo)通，晶閘管SCR2觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管SCR2 —導(dǎo)通兩端電壓降小于2V，三極管Q4截止，電子開(kāi)關(guān)Q2截止，觸發(fā)信·號(hào)關(guān)閉，當(dāng)微控制器MCU的PO. 2端口檢測(cè)到無(wú)投入控制信號(hào)時(shí)，微控制器MCU通過(guò)PO. 5端口檢測(cè)輸入交流電的當(dāng)前的極性，再置PO. 0、PO. I端口為低電平，晶閘管SCRl、SCR2電流過(guò)零關(guān)斷，這樣微控制器MCU可知負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性；當(dāng)再次微控制器MCU輸入端口PO. 2輸入有控制信號(hào)時(shí)，如上次分?jǐn)鄷r(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)輸出連接的負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性為J3對(duì)J5為正，則微控制器MCU在通過(guò)PO. 5輸入的過(guò)零信號(hào)得出輸入電壓過(guò)零且判斷出輸入電壓過(guò)零后J2對(duì)J4為正電位時(shí)，PO. I輸出脈沖信號(hào)，晶閘管SCRl導(dǎo)通，五毫秒后(當(dāng)主回路為50HZ的工作電壓時(shí))，PO. 0輸出脈沖信號(hào)，晶閘管SCR2導(dǎo)通，起到對(duì)負(fù)載電容無(wú)涌流等電位投入的目的；如上次分?jǐn)鄷r(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)輸出連接的負(fù)載電容關(guān)斷后殘壓的極性為J3對(duì)J5為負(fù)，則微控制器MCU在通過(guò)PO. 5輸入的過(guò)零信號(hào)得出輸入電壓過(guò)零且判斷出輸入電壓過(guò)零后J2對(duì)J4為負(fù)電位時(shí),PO. 0輸出脈沖信號(hào)，晶閘管SCR2導(dǎo)通,五毫秒后，PO. I輸出脈沖信號(hào)，晶閘管SCRl導(dǎo)通，起到對(duì)負(fù)載電容無(wú)涌流等電位投入的目的。在此實(shí)施例中晶閘管開(kāi)關(guān)在無(wú)需電壓過(guò)零投入或觸發(fā)節(jié)能裝置(A)帶電壓過(guò)零導(dǎo)通功能時(shí)，可以省略電壓過(guò)零檢測(cè)電路(B)，觸發(fā)變壓器T2、T3也可以用一只雙輸出繞組觸發(fā)變壓器替代，控制電路只要產(chǎn)生脈沖信號(hào)，即晶閘管開(kāi)關(guān)只要包括產(chǎn)生脈沖信號(hào)的控制電路、變壓器、整流電路、觸發(fā)節(jié)能裝置、晶閘管即可。以上說(shuō)明書附圖中，為更方便理解，晶閘管均采用單向晶閘管，也可以改用雙向晶閘管，只要將附圖所示的直流電子開(kāi)關(guān)變?yōu)榻涣麟娮娱_(kāi)關(guān)，附圖所示的直流電壓檢測(cè)電路變?yōu)榻涣麟妷簷z測(cè)電路即可，工作原理相同；在上述附圖4和附圖5實(shí)施例晶閘管開(kāi)關(guān)的晶閘管采用兩只單相晶閘管反并聯(lián)及兩只單相晶閘管的觸發(fā)回路可以分別控制，和連接有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，這樣有利對(duì)容性負(fù)載的電壓過(guò)零接通，這里電壓過(guò)零檢測(cè)電路輸入端同晶閘管開(kāi)關(guān)輸入端相連接的方式與傳統(tǒng)電壓過(guò)零檢測(cè)電路輸入端同晶閘管開(kāi)關(guān)輸入輸出端的相連接的方式相比，可以通過(guò)微控制器計(jì)算獲的更準(zhǔn)確的電壓過(guò)零點(diǎn)；晶閘管開(kāi)關(guān)實(shí)施例附圖4和附圖5中的微控制器MCU為F300，實(shí)際應(yīng)用中微控制器MCU也可以采用其它型號(hào)替代，工作原理相同。
權(quán)利要求1.一種觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于，包括 電壓檢測(cè)電路； 電子開(kāi)關(guān)，所述電子開(kāi)關(guān)的控制端與所述電壓檢測(cè)電路的輸出端連接，所述電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)在所要控制晶閘管的觸發(fā)回路中，所述電壓檢測(cè)電路的輸入端與所述晶閘管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述觸發(fā)節(jié)能裝置的輸入信號(hào)為脈沖信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述觸發(fā)節(jié)能裝置的輸入信號(hào)為直流電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)利用晶體管作為開(kāi)關(guān)元件，所述晶體管為三極管或者達(dá)林頓管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電壓檢測(cè)電路包括限流電阻、二極管、三極管，所述限流電阻、所述二極管、所述三極管的輸入端串聯(lián)，所述串聯(lián)回路的兩端與所述晶閘管兩端連接，所述三極管輸出端與所述電子開(kāi)關(guān)控制端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的觸發(fā)節(jié)能裝置，其特征在于所述電壓檢測(cè)電路為窗口電壓檢測(cè)電路，在窗口電壓范圍內(nèi)控制所述電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，窗口電壓范圍外控制所述電子開(kāi)關(guān)截止。
7.—種晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于其包括根據(jù)權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)的觸發(fā)節(jié)能裝置、變壓器、整流電路、晶閘管，所述變壓器輸出端通過(guò)整流電路與所述觸發(fā)節(jié)能裝置連接，所述觸發(fā)節(jié)能裝置與所述晶閘管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于所述晶閘管包括兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管觸發(fā)能量分別由所述變壓器不同的輸出繞組提供，所述整流電路連接有儲(chǔ)能電容，所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管觸發(fā)回路中分別連接有控制觸發(fā)回路導(dǎo)通的光電耦合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于其還包括一內(nèi)置有微控制器的控制電路，所述控制電路連接有工作電源，所述光電耦合器控制端分別與所述微控制器輸出端口連接，所述微控制器的輸入端口連接有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，所述微控制器至少有一輸入端口作為控制輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于所述變壓器輸入端連接有一控制電路，所述控制電路至少能產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶閘管開(kāi)關(guān)，其特征在于控制電路內(nèi)置有微控制器，所述控制電路連接有工作電源，所述晶閘管包括兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述變壓器至少有二只，分別驅(qū)動(dòng)所述兩只反向并聯(lián)的單向晶閘管，所述變壓器驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述微控制器不同輸出端口控制，所述微控制器的輸入端口連接有電壓過(guò)零檢測(cè)電路，所述微控制器至少有一輸入端口作為控制輸入端。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的晶閘管開(kāi)關(guān)，所述電壓過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端與所述晶閘管開(kāi)關(guān)的輸入端口連接。
專利摘要本實(shí)用新型觸發(fā)節(jié)能裝置及晶閘管開(kāi)關(guān)屬于電開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，其包括電壓檢測(cè)電路；電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)的控制端與電壓檢測(cè)電路的輸出端連接，電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)在所要控制晶閘管的觸發(fā)回路中，電壓檢測(cè)電路的輸入端與晶閘管連接。觸發(fā)節(jié)能裝置在晶閘管兩端電壓值大于晶閘管導(dǎo)通電壓降的條件下才觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通后，關(guān)閉晶閘管觸發(fā)控制信號(hào)，具有觸發(fā)能耗極低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)；包括本觸發(fā)節(jié)能裝置的晶閘管開(kāi)關(guān)，由于晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)低能耗，可以提高觸發(fā)變壓器的脈沖信號(hào)的頻率和占空比或?qū)τ|發(fā)變壓器的輸出信號(hào)進(jìn)行整流、電容儲(chǔ)能經(jīng)觸發(fā)節(jié)能裝置給晶閘管控制端，本實(shí)用新型晶閘管開(kāi)關(guān)具有工作能耗極低、線性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03K17/687GK202435365SQ20112053576
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
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