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一种交流电源的开关电路.pdf

摘要
申请专利号:

CN201310597663.1

申请日:

2013.11.22

公开号:

CN103631163A

公开日:

2014.03.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/04申请日:20131122|||公开
IPC分类号: G05B19/04 主分类号: G05B19/04
申请人: 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
发明人: 赵文冲
地址: 617000 四川省攀枝花市东区桃源街90号
优先权:
专利代理机构: 北京铭硕知识产权代理有限公司 11286 代理人: 张川绪;谭昌驰
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310597663.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2016.01.06|||2014.04.09|||2014.03.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种交流电源的开关电路,包括:空气开关、可控硅开关、继电器、控制开关和第一过零触发器,其中,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到可控硅开关的一端,可控硅开关的另一端连接到继电器的第一触点,继电器的第二触点连接到外部用电设备,控制开关根据用户的操纵产生开关控制信号,继电器根据控制开关产生的开关控制信号控制第一触点与第二触点闭合或断开,第一过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关根据第一过零触发器产生的触发信号导通或截止。本发明所述的开关电路,能够有效地防止电子设备在电源接通和关断时产生的电冲击,并通过保护模块,提高电子设备的工作寿命,降低故障率。

权利要求书

权利要求书
1.  一种交流电源的开关电路,所述开关电路包括:空气开关、可控硅开关、继电器、控制开关和第一过零触发器,
其中,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到可控硅开关的一端,
可控硅开关的另一端连接到继电器的第一触点,继电器的第二触点连接到外部用电设备,
控制开关根据用户的操纵产生开关控制信号,
继电器根据控制开关产生的开关控制信号控制第一触点与第二触点闭合或断开,第一过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关根据第一过零触发器产生的触发信号导通或截止。

2.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,所述可控硅开关包括第一单向可控硅和第二单向可控硅,所述第一单向可控硅与第二单向可控硅为反向并联连接。

3.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第二过零触发器和第一双向可控硅,第二过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,第一双向可控硅根据第二过零触发器产生的触发信号导通或截止,
继电器响应于第一双向可控硅的导通或截止,控制第一触点与第二触点闭合或断开。

4.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,开关控制信号为开通控制信号,第一过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器产生第一触发信号,可控硅开关响应于第一触发信号导通。

5.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,开关控制信号为关断控制信号,第一过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。

6.  根据权利要求3所述的开关电路,其中,开关控制信号为开通控制信号,第二过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第一状态, 从而在出现电压过零时第二过零触发器产生第三触发信号,第一双向可控硅响应于第三触发信号导通,
继电器响应于第一双向可控硅的导通,控制第一触点与第二触点闭合。

7.  根据权利要求3所述的开关电路,其中,开关控制信号为关断控制信号,第二过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,
继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。

8.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第一负载,第一负载与外部用电设备并联。

9.  根据权利要求3所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第一延时器和第二延时器,
所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,
所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,
其中,开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,
当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,
当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团。

10.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第三过零触发器和第二双向可控硅,第三过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,第二双向可控硅根据第三过零触发器产生的触发信号导通或截止。

11.  根据权利要求10所述的开关电路,其中,开关控制信号为关断控制信号,第三过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器产生第五触发信号,第二双向可控硅响应于第五触发信号导通。

12.  根据权利要求10所述的开关电路,其中,开关控制信号为开通控制信号,第三过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第二状态, 从而在出现电流过零时第三过零触发器产生第六触发信号,第二双向可控硅响应于第六触发信号截止。

13.  根据权利要求10所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第二负载,第二负载与第二双向可控硅串联,所述第二负载与第二双向可控硅串联后与外部用电设备并联。

14.  根据权利要求13所述的开关电路,其中,所述第二负载包括两个并联连接的白炽灯。

15.  根据权利要求10所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括第一延时器、第二延时器和第三延时器,
所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,
所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,
所述第三延时器连接到控制开关与第三过零触发器之间,第三延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,
其中,开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,
当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,
当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团,第一延时器的延时太阳城集团大于第三延时器的延时太阳城集团。

16.  根据权利要求15所述的开关电路,其中,当接收到关断控制信号时,所述第三延时器的延时太阳城集团为零或不为零。

17.  根据权利要求1所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括旁路开关,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到旁路开关的一端,旁路开关的另一端连接到外部用电设备。

18.  根据权利要求5所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括过压检测电路,用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第一过零触发器响应于过压检测电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。

19.  根据权利要求7所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括过压 检测电路,用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第二过零触发器响应于过压检测电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,
继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。

20.  根据权利要求18或19所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括过压报警器,过压报警器响应于过压检测电路产生的过压信号进行报警。

21.  根据权利要求5所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括欠压检测电路,用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第一过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。

22.  根据权利要求7所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括欠压检测电路,用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第二过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅根据第四触发信号截止,
继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。

23.  根据权利要求21或22所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括欠压报警器,欠压报警器响应于欠压检测电路产生的欠压信号进行报警。

24.  根据权利要求5所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括直流分量检测电路,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第一过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。

25.  根据权利要求7所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括直流分量检测电路,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第二过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,
继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。

26.  根据权利要求24或25所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括直流分量报警器,直流分量报警器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号进行报警。

27.  根据权利要求5或7所述的开关电路,其中,所述开关电路还包括过热检测电路和过热报警器,用于当过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定值时,过热检测电路产生过热检测信号,过热报警器根据过热检测电路产生的过热检测信号进行报警。

28.  根据权利要求27所述的开关电路,其中,第一过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。

29.  根据权利要求27所述的开关电路,其中,第二过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,
继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。

说明书

说明书一种交流电源的开关电路
技术领域
本发明属于交流电源控制技术领域,更具体地讲,涉及一种防止电子设备在交流电源接通和关断时产生的电冲击的开关电路。
背景技术
目前国内电子仪器和设备普遍采用手动机械电源开关,或电磁继电器等触点型开关来直接控制交流电源的接通和关断,由于触点型开关通断太阳城集团的随机性、交流电源的变化特点和电子设备电源部分的典型电路结构(如变压器升降压和整流滤波电路等)等方面的原因,在接通电源时会在触点处打火并在电路中产生电压电流浪涌冲击;而在断电时由于系统或负载中存在感性或容性负荷,有能量的存储和释放过程,也会在分断的开关触点处产生打火,并在电路中产生电流和电压的冲击,这种因触点型开关接通和关断所产生的电冲击不但会损害开关的触点造成烧蚀氧化引发接触不良问题,同时也会对电子设备内部的器件产生不良影响和损害,对于高度复杂的大型精密分析设备的影响最为严重。
现在使用的各类电子仪器设备中使用大量的电源变压器,电机及其他电感性质的器件,以及大容量滤波电容等器件,这是正常工作中必须具有的,也是无法替代的。因此当采用机械类触点型开关直接接通或关断时,就无法避免电冲击问题。
目前现有技术中只是在电源电路中增加一些保护元件来提高防护能力,(如加入压敏器件,阻容器件,正温PTC等),这只是一种较被动的保护方法,保护作用和能力十分有限,并没有从源头上解决问题。
发明内容
本发明的目的是改进交流电源接通和关断的电路,通过过零触发接通电源和过零关断电源的控制方式,能够防止交流电源在接通或关断时产生电冲击。
本发明的一方面提供一种交流电源的开关电路,所述开关电路包括:空气开关、可控硅开关、继电器、控制开关和第一过零触发器,其中,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到可控硅开关的一端,可控硅开关的另一端连接到继电器的第一触点,继电器的第二触点连接到外部用电设备,控制开关根据用户的操纵产生开关控制信号,继电器根据控制开关产生的开关控制信号控制第一触点与第二触点闭合或断开,第一过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关根据第一过零触发器产生的触发信号导通或截止。
可选地,所述可控硅开关包括第一单向可控硅和第二单向可控硅,所述第一单向可控硅与第二单向可控硅为反向并联连接。
可选地,所述开关电路还包括第二过零触发器和第一双向可控硅,第二过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,第一双向可控硅根据第二过零触发器产生的触发信号导通或截止,继电器响应于第一双向可控硅的导通或截止,控制第一触点与第二触点闭合或断开。
可选地,开关控制信号为开通控制信号,第一过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器产生第一触发信号,可控硅开关响应于第一触发信号导通。
可选地,开关控制信号为关断控制信号,第一过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
可选地,开关控制信号为开通控制信号,第二过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第二过零触发器产生第三触发信号,第一双向可控硅响应于第三触发信号导通,继电器响应于第一双向可控硅的导通,控制第一触点与第二触点闭合。
可选地,开关控制信号为关断控制信号,第二过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
可选地,所述开关电路还包括第一负载,第一负载与外部用电设备并联。
可选地,所述开关电路还包括第一延时器和第二延时器,所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开 关控制信号进行延时,所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,其中,开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团。
可选地,所述开关电路还包括第三过零触发器和第二双向可控硅,第三过零触发器根据控制开关产生的开关控制信号产生触发信号,第二双向可控硅根据第三过零触发器产生的触发信号导通或截止。
可选地,开关控制信号为关断控制信号,第三过零触发器响应于控制开关产生的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器产生第五触发信号,第二双向可控硅响应于第五触发信号导通。
可选地,开关控制信号为开通控制信号,第三过零触发器响应于控制开关产生的开通控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第三过零触发器产生第六触发信号,第二双向可控硅响应于第六触发信号截止。
可选地,所述开关电路还包括第二负载,第二负载与第二双向可控硅串联,所述第二负载与第二双向可控硅串联后与外部用电设备并联。
可选地,所述第二负载包括两个并联连接的白炽灯。
可选地,所述开关电路还包括第一延时器、第二延时器和第三延时器,所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第三延时器连接到控制开关与第三过零触发器之间,第三延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,其中,开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团,第一延时器的延时太阳城集团大于第三延时器的延时太阳城集团。
可选地,当接收到关断控制信号时,所述第三延时器的延时太阳城集团为零或不为零。
可选地,所述开关电路还包括旁路开关,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到旁路开关的一端,旁路开关的另一端连接到外 部用电设备。
可选地,所述开关电路还包括过压检测电路,用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第一过零触发器响应于过压检测电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
可选地,所述开关电路还包括过压检测电路,用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第二过零触发器响应于过压检测电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
可选地,所述开关电路还包括过压报警器,过压报警器响应于过压检测电路产生的过压信号进行报警。
可选地,所述开关电路还包括欠压检测电路,用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第一过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
可选地,所述开关电路还包括欠压检测电路,用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第二过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅根据第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
可选地,所述开关电路还包括欠压报警器,欠压报警器响应于欠压检测电路产生的欠压信号进行报警。
可选地,所述开关电路还包括直流分量检测电路,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第一过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
可选地,所述开关电路还包括直流分量检测电路,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第二过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作 在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
可选地,所述开关电路还包括直流分量报警器,直流分量报警器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号进行报警。
可选地,所述开关电路还包括过热检测电路和过热报警器,用于当过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定值时,过热检测电路产生过热检测信号,过热报警器根据过热检测电路产生的过热检测信号进行报警。
可选地,第一过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
可选地,第二过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
根据本发明的交流电源的开关电路,通过过零触发接通电源和过零关断电源的控制方式,解决了采用机械电源开关直接通断电源产生的电冲击问题,采用本发明的交流电源的开关电路即使频繁通电断电也不会对用电设备造成影响。此外,本发明的交流电源的开关电路还具有过压检测电路、欠压检测电路、过热检测电路和直流分量检测电路,能够保护电子设备及器件的安全,降低故障率,提高使用寿命。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述,本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚,其中:
图1是示出根据本发明的第一实施例的开关电路的结构框图;
图2是示出根据本发明的第二实施例的开关电路的结构框图;
图3是示出根据本发明的第三实施例的开关电路的结构框图;
图4是示出根据图3所示开关电路的具体实施例。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本发明的实施例的全面理解。包括各种特定细节以帮助理解,但这些细节仅被视为是示例性的。因此,本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本发明的范围和精神的情况下,可对描述于此的实施例进行各种改变和修改。此外,为了清楚和简洁,省略对公知的功能和结构的描述。
图1是示出根据本发明的第一实施例的开关电路的结构框图。
如图1所示,根据本发明的实施例的开关电路包括空气开关101、可控硅开关102、继电器103、控制开关104和第一过零触发器105。其中,空气开关101的一端连接到交流电,空气开关101的另一端连接到可控硅开关102的一端,可控硅开关102的另一端连接到继电器103的第一触点,继电器103的第二触点连接到外部用电设备。
控制开关104根据用户的操纵产生开关控制信号,继电器103根据控制开关104产生的开关控制信号控制第一触点与第二触点闭合或断开,第一过零触发器105根据控制开关104产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关102根据第一过零触发器105产生的触发信号导通或截止。可利用现有的可控硅开关来实现可控硅开关102。
在一个优选的实施例中,可控硅开关102可包括第一单向可控硅和第二单向可控硅,所述第一单向可控硅与第二单向可控硅为反向并联连接,当可控硅开关102接收到第一过零触发器105产生的触发信号后,在任何时候总是一个单向可控硅导通,而另一个单向可控硅处于截止状态。
此外,根据本发明实施例的开关电路还可以包括第一负载,第一负载与外部用电设备并联。
根据本发明实施例的开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号。当开关控制信号为开通控制信号时,第一过零触发器105响应于控制开关104产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器105产生第一触发信号,可控硅开关102响应于第一触发信号导通。
当开关控制信号为关断控制信号时,第一过零触发器105响应于控制开关104产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器105产生第二触发信号,可控硅开关102响应于第二触发信号截止。
参照图1,具体地讲,空气开关101,可控硅开关102和继电器103三个元件串联可形成开关电路的电源通断部分,在接通外部交流电之后,闭合空 气开关101,交流电接入到开关电路中,此时,第一过零触发器105工作在第二状态,可控硅开关102处于截止状态,继电器103的第一触点与第二触点断开,因此交流电接入到开关电路时不会对外部用电设备造成冲击,如果可控硅开关102在交流电接入到开关电路时产生误触发,但由于继电器103的第一触点与第二触点仍处于断开状态,因此不会对外部用电设备造成冲击。
当用户对控制开关104进行第一预定操作时(例如,当控制开关104为按钮型开关时,此预定操作为用户按下控制开关104,此时控制开关104闭合),此时控制开关104产生开通控制信号,继电器103响应于控制开关104产生的开通控制信号控制第一触点与第二触点闭合,使外部用电设备与开关电路接通,因开关电路此时的电压接近于零,所以外部用电设备处于准备工作状态。
第一过零触发器105响应于控制开关104产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器105产生第一触发信号,可控硅开关102响应于第一触发信号导通。此时,可控硅开关102导通,继电器103的第一触点与第二触点闭合,开关电路接通,第一负载接入开关电路中,与外部用电设备并联工作,用于吸收开关电路中的多余能量,防止突然关断交流电时的自身冲击,外部用电设备在电压过零时接通交流电,从而保证了外部用电设备以无冲击方式接通交流电。
当用户对控制开关104进行第二预定操作时(例如,当控制开关104为按钮型开关时,此预定操作为用户按下控制开关104,此时控制开关104关断),此时控制开关104产生关断控制信号,第一过零触发器105响应于控制开关104产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器105产生第二触发信号,可控硅开关102响应于第二触发信号截止,此时开关电路中的可控硅开关102在交流电电流过零点处自然截止,且在此过程中,开关电路中存储的能量可以通过第一负载进行安全释放,从而保证了外部用电设备以无冲击方式关断电源。
继电器103根据控制开关104产生的关断控制信号控制第一触点与第二触点断开,此时彻底切断外部用电设备与开关电路的联系,使外部用电设备完全断电停止工作,最后再关断空气开关101,实现外部用电设备与交流电的完全分离。
现有技术在开关电路中多采用触点型开关,触点型开关在接通交流电时, 由于交流电的变化特征,无法保证正好在零点处接通开关电路,在开关电路进入稳态之前会产生一个电压或电流的突变,对开关电路产生一个电冲击。同时在关断交流电时也无法保证正好在零点处关断开关电路,因此时开关电路中的电流不在零值状态,所以断开交流电时会造成开关电路中电流突然中断,这时在开关电路中感性负荷中存储的能量会以不正常的方式释放,除通过内部电路释放之外,还要以开关触点处的打火放电方式释放,另外,当出现意外停电情况时,也会产生与接通或关断时类似的冲击过程,这时由于外部用电设备与交流电并没有脱离,因此交流电中的反向冲击也同样会对外部用电设备产生损害。
根据本发明的实施例,采用电子开关与机械开关结合的方式联合控制开关电路的接通或关断,以过零触发方式实现零电压通电,采用可控硅开关实现零电流断电,配合负载电路的接入,能较好地避免外部用电设备在接通或关断时产生电冲击,能有效地提高其使用寿命,尤其是对于结构复杂、造价昂贵、维修困难,出问题影响比较大的大型精密分析电子设备来说,保护的意义非常重大。同时在需要时可以对外部用电设备实现无损害的频繁通断电,这是触点型开关无法做到的。
图2是示出根据本发明的第二实施例的开关电路的结构框图。
如图2所示,根据本发明的实施例的开关电路包括空气开关201、可控硅开关202、继电器203、控制开关204、第一过零触发器205、第二过零触发器206和第一双向可控硅207。其中,空气开关201的一端连接到交流电,空气开关201的另一端连接到可控硅开关202的一端,可控硅开关202的另一端连接到继电器203的第一触点,继电器203的第二触点连接到外部用电设备。
控制开关204根据用户的操纵产生开关控制信号,第二过零触发器206根据控制开关204产生的开关控制信号产生触发信号,第一双向可控硅207根据第二过零触发器206产生的触发信号导通或截止,继电器203响应于第一双向可控硅207的导通或截止,控制第一触点与第二触点闭合或断开。
第一过零触发器205根据控制开关204产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关202根据第一过零触发器205产生的触发信号导通或截止。
根据本发明实施例的开关电路还可以包括第一负载,第一负载与外部用电设备并联。
根据本发明实施例的开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号。当开关控制信号为开通控制信号时,第二过零触发器206响应于控制开关204产生的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第二过零触发器206产生第三触发信号,第一双向可控硅207响应于第三触发信号导通,继电器203响应于第一双向可控硅207的导通,控制第一触点与第二触点闭合。
当开关控制信号为关断控制信号时,第二过零触发器响206应于控制开关204产生的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器206产生第四触发信号,第一双向可控硅207响应于第四触发信号截止,继电器203响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
参照图2,具体地讲,空气开关201、可控硅开关202和继电器203三个元件串联可形成开关电路的电源通断部分,在接通外部交流电之后,闭合空气开关201,交流电接入到开关电路中,此时,第一过零触发器205和第二过零触发器206均工作在第二状态,可控硅开关202处于截止状态,继电器203的第一触点与第二触点断开,因此交流电接入到开关电路时不会对外部用电设备造成冲击,如果可控硅开关202在交流电接入到开关电路时产生误触发,但由于继电器103的第一触点与第二触点仍处于断开状态,因此不会对外部用电设备造成冲击。
当用户对控制开关204进行第一预定操作时,此时控制开关204产生开通控制信号,第二过零触发器206响应于控制开关204产生的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第二过零触发器206产生第三触发信号,第一双向可控硅207响应于第三触发信号导通,继电器203响应于第一双向可控硅207的导通,控制第一触点与第二触点闭合,使外部用电设备与开关电路接通,因开关电路此时的电压接近于零,所以外部用电设备处于准备工作状态。
第一过零触发器205响应于控制开关204产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器205产生第一触发信号,可控硅开关202响应于第一触发信号导通。此时,可控硅开关202导通,继电器203的第一触点与第二触点闭合,开关电路接通,第一负载接入开关电路中,与外部用电设备并联工作,用于吸收开关电路中的多余能量,防止突然关断交流电时的自身冲击,外部用电设备在电压过零时接通交流电,从而保证了外部用电设备以无冲击方式接通交流电。
当用户对控制开关204进行第二预定操作时,此时控制开关204产生关断控制信号,第一过零触发器205响应于控制开关204产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器205产生第二触发信号,可控硅开关202响应于第二触发信号截止。此时,开关电路中的可控硅开关202在交流电电流过零点处自然截止,且在此过程中,开关电路中存储的能量可以通过第一负载进行安全释放,从而保证了外部用电设备以无冲击方式关断电源。
第二过零触发器206响应于控制开关204产生的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器206产生第四触发信号,第一双向可控硅207响应于第四触发信号截止,继电器203响应于第一双向可控硅207的截止,控制第一触点与第二触点断开。此时,彻底切断外部用电设备与开关电路的联系,使外部用电设备完全断电停止工作,最后再关断空气开关201,实现外部用电设备与交流电的完全分离。
根据本发明实施例的开关电路还可以包括第一延时器和第二延时器,所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团。换言之,第一延时器和第二延时器可对不同的信号进行不同的延时。
图3是示出根据本发明的第三实施例的开关电路的结构框图。
如图3所示,根据本发明的实施例的开关电路包括空气开关301、可控硅开关302、继电器303、控制开关304、第一过零触发器305、第二过零触发器306、第一双向可控硅307、第三过零触发器308、第二双向可控硅309和第二负载310。其中,空气开关301的一端连接到交流电,空气开关301的另一端连接到可控硅开关302的一端,可控硅开关302的另一端连接到继电器303的第一触点,继电器303的第二触点连接到外部用电设备,第二负载310与第二双向可控硅309串联,所述第二负载310与第二双向可控硅309串联后与外部用电设备并联,优选地第二负载310可以为两个并联连接的白炽灯,所述开关电路还可以包括第一负载,第一负载与外部用电设备并联。
控制开关304根据用户的操纵产生开关控制信号,第三过零触发器308根据控制开关304产生的开关控制信号产生触发信号,第二双向可控硅309根据第三过零触发器308产生的触发信号导通或截止。
第一过零触发器305根据控制开关304产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关302根据第一过零触发器305产生的触发信号导通或截止。
第二过零触发器306根据控制开关304产生的开关控制信号产生触发信号,第一双向可控硅307根据第二过零触发器306产生的触发信号导通或截止,继电器303响应于第一双向可控硅307的导通或截止,控制第一触点与第二触点闭合或断开。
根据本发明实施例的开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号。当开关控制信号为关断控制信号时,第三过零触发器308响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号,第二双向可控硅309响应于第五触发信号导通。
当开关控制信号为开通控制信号时,第三过零触发器308响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第三过零触发器308产生第六触发信号,第二双向可控硅309响应于第六触发信号截止。
参照图3,具体地讲,空气开关301,可控硅开关302和继电器303三个元件串联可形成开关电路的电源通断部分,在接通外部交流电之后,闭合空气开关301,交流电接入到开关电路中,此时,第一过零触发器305、第二过零触发器306和第三过零触发器308均工作在第二状态,可控硅开关302处于截止状态,继电器303的第一触点与第二触点断开,因此交流电接入到开关电路时不会对外部用电设备造成冲击,如果可控硅开关302在交流电接入到开关电路时产生误触发,但由于继电器303的第一触点与第二触点仍处于断开状态,因此不会对外部用电设备造成冲击。
当用户对控制开关304进行第一预定操作时,此时控制开关304产生开通控制信号,第三过零触发器308响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第三过零触发器308产生第六触发信号,第二双向可控硅309响应于第三过零触发器308产生的第六触发信号截止。
第二过零触发器306响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第 一状态,在出现电压过零时第二过零触发器306产生第三触发信号,第一双向可控硅307响应于第三触发信号导通,继电器303响应于第一双向可控硅307的导通,控制第一触点与第二触点闭合,使外部用电设备与开关电路接通,因开关电路此时的电压接近于零,所以外部用电设备处于准备工作状态。
第一过零触发器305响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器305产生第一触发信号,可控硅开关302响应于第一触发信号导通。此时,可控硅开关302导通,继电器303的第一触点与第二触点闭合,开关电路接通,第一负载接入开关电路中,与外部用电设备并联工作,用于吸收开关电路中的多余能量,防止突然关断交流电时的自身冲击,外部用电设备在电压过零时接通交流电,从而保证了外部用电设备以无冲击方式接通交流电,这里实现了本发明的第一个无冲击。
当用户对控制开关304进行第二预定操作时,此时控制开关304产生关断控制信号,第三过零触发器308响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号,第二双向可控硅309响应于第五触发信号导通。当第二双向可控硅309导通后,第二负载310接入开关电路中,与外部用电设备并联,作关断最大释能准备。
第一过零触发器305响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器305产生第二触发信号,可控硅开关302响应于第二触发信号截止。此时,开关电路中的可控硅开关302在交流电电流过零点处自然截止,且在此过程中,开关电路中存储的能量可以通过第一负载和第二负载310进行安全释放,从而保证了外部用电设备以无冲击方式关断电源,这里实现了本发明的第二个无冲击。
第二过零触发器306响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器306产生第四触发信号,第一双向可控硅307响应于第四触发信号截止,继电器303响应于第一双向可控硅307的截止,控制第一触点与第二触点断开。此时,彻底切断外部用电设备与开关电路的联系,使外部用电设备完全断电停止工作,最后关断空气开关301,实现外部用电设备与交流电的完全分离。
当开关电路因故障中断时,继电器303的第一触点与第二触点断开,隔 离外部用电设备与开关电路的联系,这样能防止开关电路对外部用电设备的反冲击。同时继电器303的第二触点与第三触点闭合接通第二负载310,开关电路中的能量可以通过与外部用电设备并联工作的第二负载310进行安全释放,从而保证了外部用电设备在突然关断交流电情况下的安全。
根据本发明实施例的开关电路还包括第一延时器、第二延时器和第三延时器,所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第三延时器连接到控制开关与第三过零触发器之间,第三延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时。
开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,当开关控制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团,第一延时器的延时太阳城集团大于第三延时器的延时太阳城集团。换言之,第一延时器、第二延时器和第三延时器可对不同的信号进行不同的延时。
根据本发明实施例,在开关电路接通时,开关控制信号为开通控制信号,开关电路的接通动作过程为:
第二延时器对控制开关304产生的开通控制信号进行延时,第二过零触发器306响应于延时后的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第二过零触发器306产生第三触发信号,第一双向可控硅307响应于第三触发信号导通,继电器303响应于第一双向可控硅307的导通,控制第一触点与第二触点闭合。
第一延时器对控制开关304产生的开通控制信号进行延时,第一过零触发器305响应于延时后的开通控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器305产生第一触发信号,可控硅开关302根据第一触发信号导通。由于第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,则在开关电路接通时,首先控制继电器303的第一触点与第二触点闭合,然后再控制可控硅开关302导通。
第三延时器对控制开关304产生的开通控制信号进行延时,第三过零触发器308响应于延时后的开通控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第三过零触发器308产生第六触发信号,第二双向可控硅309响应于第 六触发信号截止。在开关电路接通时,第三过零触发器308不接入到开关电路中,此时第三延时器的延时太阳城集团可根据实际情况进行设定。
根据本发明实施例,在开关电路关断时,开关控制信号为关断控制信号,开关电路的关断动作过程为:
第三延时器对控制开关304产生的关断控制信号进行延时,第三过零触发器308响应于延时后的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号,第二双向可控硅309响应于第五触发信号导通,此时第二负载310接入开关电路中,所述第二负载310与第二双向可控硅309串联后再与外部用电设备并联。
第一延时器对控制开关304产生的关断控制信号进行延时,第一过零触发器305响应于延时后的关断控制信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器305产生第二触发信号,可控硅开关302响应于第二触发信号截止。
第二延时器对控制开关304产生的关断控制信号进行延时,第二过零触发器306响应于延时后的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器306产生第四触发信号,第一双向可控硅307响应于第四触发信号截止,继电器303响应于第一双向可控硅307的截止,控制第一触点与第二触点断开。
由于第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团,第一延时器的延时太阳城集团大于第三延时器的延时太阳城集团,则在开关电路关断时,首先将第二负载310接入开关电路中,然后再控制可控硅开关302截止,最后控制继电器303的第一触点与第二触点断开。
为了保证外部用电设备的安全工作,本发明的开关电路中优选地还可以包括过压检测电路、欠压检测电路、过热检测电路及直流分量检测电路,当开关电路中出现不正常情况时,通过各检测电路能及时进行保护并发出报警信号。
过压检测电路用于检测开关电路中交流电的电压是否存在过压问题,如果开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,则过压检测电路将可控硅开关或继电器中的任一项断开,切断开关电路并发出过压报警信号。
具体地讲,过压检测电路,用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第一过零触发器响应于过压检测 电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
过压检测电路还可以用于当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第二过零触发器响应于过压检测电路产生的过压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
所述过压检测电路还可以包括过压报警器,过压报警器响应于过压检测电路产生的过压信号进行报警。当可控硅开关或继电器中的任一项断开时,过压报警器进行过压报警。
欠压检测电路用于检测开关电路的输出电压是否存在欠压问题,如果开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,则表明开关电路的工作不正常,为避免影响外部用电设备的正常工作,需要欠压检测电路将可控硅开关或继电器中的任一项断开,切断开关电路并发出欠压报警信号。
具体地讲,欠压检测电路,用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第一过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
欠压检测电路还可以用于当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第二过零触发器响应于欠压检测电路产生的欠压信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅根据第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
所述欠压检测电路还可以包括欠压报警器,欠压报警器响应于欠压检测电路产生的欠压信号进行报警。当可控硅开关或继电器中的任一项断开时,欠压报警器进行欠压报警。
直流分量检测电路用于检测开关电路中是否存在直流分量,如果开关电路中存在直流分量,则表明可控硅开关部分出现问题,此时需要直流分量检测电路将可控硅开关或继电器中的任一项断开,切断开关电路并发出直流分量报警信号。
具体地讲,直流分量检测电路,用于当直流分量检测电路检测到开关电 路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第一过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
直流分量检测电路,还可以用于当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第二过零触发器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
所述直流分量检测电路还可以包括直流分量报警器,直流分量报警器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号进行报警。当可控硅开关或继电器中的任一项断开时,直流分量报警器进行直流分量报警。
过热检测电路用于检测可控硅开关工作温度是否存在偏高的问题,如果过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定温度,则过热检测电路首先发出过热报警信号,根据现场的实际情况过热检测电路也可以将可控硅开关或继电器中的任一项断开。
具体地讲,过热检测电路用于当过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定值时,过热检测电路产生过热检测信号,过热报警器根据过热检测电路产生的过热检测信号进行过热报警。
第一过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关响应于第二触发信号截止。
第二过零触发器响应于过热检测电路产生的过热检测信号工作在第二状态,从而在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅响应于第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。
根据本发明实施例,本领域技术人员为了将开关电路中的各部分元件隔离开,使开关电路的接通或关断过程更加安全可靠,可优选地增加控制器来实现延时器的功能,以及利用控制器完成对各检测电路的分析控制功能,本发明中为了使开关电路更简洁而未加入控制器,仅采用本发明所述的开关电 路也可以实现上述功能。
更优选地,本领域技术人员可利用单片机作为开关电路的控制器,连接到控制开关与第一过零触发器、第二过零触发器和第三过零触发器之间,在开关电路的接通或关断过程中控制三个过零触发器的触发顺序,使开关电路可以更好地避免接通或关断时产生的电流冲击,应该理解,以单片机作为控制器仅是示例性的,本发明不限于此。
下面以加入控制器为例,详细介绍本发明开关电路的动作过程:
空气开关,可控硅开关和继电器三个元件串联可形成开关电路的电源通断部分,此外开关电路还包括控制开关、控制器、第一过零触发器、第二过零触发器、第一双向可控硅、第三过零触发器、第二双向可控硅和第二负载,以及第一负载、旁路开关、延时设定开关和各种检测电路。本发明的交流电源开关电路通过控制第一过零触发器、第二过零触发器和第三过零触发器的导通和关断的顺序,来实现开关电路的接通或关断,开关电路的具体接通动作过程如下:
在接通外部交流电之后,闭合空气开关,交流电接入到开关电路中,此时,第一过零触发器、第二过零触发器和第三过零触发器均工作在第二状态,可控硅开关处于截止状态,继电器的第一触点与第二触点断开,因此交流电接入到开关电路时不会对外部用电设备造成冲击,如果可控硅开关在交流电接入到开关电路时产生误触发,但由于继电器的第一触点与第二触点仍处于断开状态,因此不会对外部用电设备造成冲击。
闭合空气开关后,控制器通过过压检测电路检测接入的交流电的电压是否存在过压问题,当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,则控制器根据过压检测电路产生的过压信号将可控硅开关或继电器中的任一项断开,切断开关电路并发出过压报警信号。如果开关电路中交流电的电压不存在过压问题,则控制器通过过热检测电路检测可控硅开关的工作温度是否存在偏高的问题,当过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定值时,过热检测电路产生过热检测信号,则控制器根据过热检测电路产生的过热检测信号,控制过热报警器进行过热报警,也可以根据现场的实际情况控制器将可控硅开关或继电器中的任一项断开。如果通过过压检测电路和过热检测电路检测的开关电路都正常,那么开关电路进入准备接通工作状态。此时继电器的第一触点与第二触点处于断开状态, 且可控硅开关也处于截止状态,因此外部用电设备与开关电路处于完全分断状态。
当用户对控制开关进行第一预定操作时,此时控制开关产生开通控制信号,控制器响应于开通控制信号控制第二过零触发器工作在第一状态,在出现电压过零时第二过零触发器产生第三触发信号,第一双向可控硅根据第三触发信号导通,继电器响应于第一双向可控硅的导通,控制第一触点与第二触点闭合,使外部用电设备与开关电路接通,因开关电路此时的电压接近于零,所以外部用电设备处于准备工作状态。
经过一段延时太阳城集团后,控制器控制第一过零触发器工作在第一状态,从而在出现电压过零时第一过零触发器产生第一触发信号,可控硅开关根据第一触发信号导通。此时,可控硅开关导通,继电器的第一触点与第二触点闭合,开关电路接通,第一负载接入开关电路中,与外部用电设备并联工作,用于吸收开关电路中的多余能量,防止突然关断交流电时的自身冲击,外部用电设备在电压过零时接通交流电,从而保证了外部用电设备以无冲击方式接通交流电,这里实现了本发明的第一个无冲击。
在开关电路接通后,控制器通过欠压检测电路检测开关电路的输出电压是否存在欠压问题,当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,表明开关电路工作不正常,为避免影响外部用电设备的正常工作,控制器响应于欠压检测电路产生的欠压信号将可控硅开关或继电器中的任一项断开,并控制欠压报警器进行欠压报警。如果开关电路的输出电压不存在欠压问题,则需要控制器再通过直流分量检测电路检测开关电路中是否存在直流分量,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,直流分量检测电路产生直流分量检测信号,表明可控硅开关部分出现问题,此时控制器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号将可控硅开关或继电器中的任一项断开,切断开关电路并控制直流分量报警器进行直流分量报警。如果通过欠压检测电路和直流分量检测电路检测的开关电路都正常,那么开关电路保持接通状态,使外部用电设备正常工作。在控制器控制下,过压检测电路、欠压检测电路、过热检测电路以及直流分量检测电路在开关电路接通状态下一直处于不间断的检测之中,一但发现开关电路中存在上述问题,控制器立即响应,并进行处理。在开关电路的接通过程中,控制器响应于控制开关产生的开通控制信号,控制第三过零触发器工作在第 二状态,从而在出现电流过零时第三过零触发器产生第六触发信号,第二双向可控硅响应于第六触发信号截止,此时第二负载未接入到开关电路中。
本发明的开关电路的具体关断动作过程如下:
当用户对控制开关进行第二预定操作时,此时控制开关产生关断控制信号,控制器响应于关断控制信号控制第三过零触发器工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器产生第五触发信号,第二双向可控硅根据第五触发信号导通。
当第二双向可控硅导通后,第二负载接入开关电路中,与外部用电设备并联,作关断最大释能准备。
经过一段延时太阳城集团后,控制器控制第一过零触发器工作在第二状态,从而在出现电流过零时第一过零触发器产生第二触发信号,可控硅开关根据第二触发信号截止。此时,开关电路中的可控硅开关在交流电电流过零点处自然截止,且在此过程中,开关电路中存储的能量可以通过第一负载和第二负载进行安全释放,从而保证了外部用电设备以无冲击方式关断电源,这里实现了本发明的第二个无冲击。
再经过一段延时太阳城集团后,控制器控制第二过零触发器工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器产生第四触发信号,第一双向可控硅根据第四触发信号截止,继电器响应于第一双向可控硅的截止,控制第一触点与第二触点断开。此时,彻底切断外部用电设备与开关电路的联系,使外部用电设备完全断电停止工作,最后再关断空气开关,实现外部用电设备与交流电的完全分离。
当交流电因故障中断时,继电器的第一触点与第二触点断开,隔离外部用电设备与开关电路的联系,这样能防止开关电路对外部用电设备的反冲击。同时继电器的第二触点与第三触点闭合接通第二负载,开关电路中的能量可以通过与外部用电设备并联工作的第二负载进行安全释放,从而保证了外部用电设备在突然关断交流电情况下的安全。
有些外部用电设备在关机时有一个延时要求,就是在外部用电设备停止工作后,要等待一段太阳城集团之后再关断交流电。对于外部用电设备的这一要求,本发明的开关电路,优选地通过对连接到控制开关与第三过零触发器之间的第三延时器的延时太阳城集团的设定,使本发明的开关电路还具有交流电延时关断的功能。当接收到关断控制信号时,所述第三延时器的延时太阳城集团为零或不为 零。当用户对控制开关进行第二预定操作时,控制开关产生关断控制信号,第三延时器对控制开关产生的关断控制信号进行延时,当第三延时器的延时太阳城集团为零时,本发明的开关电路不具有交流电延时关断的功能。当第三延时器的延时太阳城集团不为零时,本发明的开关电路具有交流电延时关断的功能,在外部用电设备关断后,经过一段延时太阳城集团再完成本发明的开关电路的关断动作。
本发明的开关电路,优选地还可以包括旁路开关,空气开关的一端连接到交流电源,空气开关的另一端连接到旁路开关的一端,旁路开关的另一端连接到外部用电设备。当开关电路有故障(例如,可控硅开关或继电器发生故障)时将开关电路的电源通断部分切换至旁路开关,在不影响正常供电的情况下对开关电路的某些设备进行检修。
图4是示出根据图3所示开关电路的具体实施例。
如图4所示,开关电路的输入电压为交流电,L、L′为交流电的火线,N、N′为交流电的零线,开关电路主要包括空气开关301、旁路开关S2、第一过零触发器305、可控硅开关302(优选地包括两个并联反向连接的单向可控硅SCR1和SCR2)、第二过零触发器306、第一双向可控硅307、继电器303(包括线圈、继电器第一触点1、第二触点2、第三触点3)、第三过零触发器308、第二双向可控硅309、第一负载(优选地包括两个串联连接的白炽灯L2和L3)、第二负载310(优选地包括两个并联连接的白炽灯L4和L5),本发明的开关电路优选地还可以包括二极管D1、二极管D2、电阻R1~R6、电容C1~C3、指示灯L1(例如,绿色)和L6(例如,红色),第一过零触发器305、第二过零触发器306和第三过零触发器308的输入端连接到控制开关304,以接收控制开关产生的开关控制信号。
所述开关电路还可以包括第一延时器、第二延时器和第三延时器(图4未示出),所述第一延时器连接到控制开关与第一过零触发器之间,第一延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第二延时器连接到控制开关与第二过零触发器之间,第二延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时,所述第三延时器连接到控制开关与第三过零触发器之间,第三延时器对控制开关产生的开关控制信号进行延时。
开关控制信号为开通控制信号或关断控制信号,当开关控制信号为开通控制信号时,第一延时器的延时太阳城集团大于第二延时器的延时太阳城集团,当开关控 制信号为关断控制信号时,第二延时器的延时太阳城集团大于第一延时器的延时太阳城集团,第一延时器的延时太阳城集团大于第三延时器的延时太阳城集团。
下面参照图4对交流电源开关电路的工作原理及各元件的作用进行详细阐述。图4为本发明的开关电路的一个优选的具体实施例,仅是示例性的,本发明不限于此。
如图4所示,控制开关304根据用户的操纵产生开关控制信号,第一过零触发器305根据控制开关304产生的开关控制信号产生触发信号,可控硅开关302根据第一过零触发器305产生的触发信号导通或截止。
可控硅开关302优选地可以包括第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,第一单向可控硅SCR1与第二单向可控硅SCR2为反向并联连接。可控硅导通的条件一是可控硅阳极与阴极间加正向电压(阳极正阴极负),二是可控硅的控制极加正向电压(控制极正,阴极负),当同时满足上述条件时,可控硅才会处于导通状态。而且,可控硅一旦导通后,即使降低控制极电压或去掉控制极电压,可控硅仍然会处于导通状态。可控硅截止的条件为降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压,使阳极电流小于最小维持电流以下可控硅才能实现截止。
在开关电路接通过程中,当用户对控制开关304进行第一预定操作时,此时控制开关304产生开通控制信号,第一过零触发器305响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第一过零触发器305产生第一触发信号输出给第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的控制极,第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2根据第一触发信号导通。具体地讲,当第一过零触发器305(例如,MOC3061)工作在第一状态时,第一过零触发器305的两个输出端就相当于一个接通的开关,由于第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2两个单向可控硅的控制极与第一过零触发器305的两个输出端相连,并通过二极管D1和D2与各自的阴极相连,因此当外部交流电接入时,第一过零触发器305产生的触发信号总是同时输出给第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,在任何时候SCR1和SCR2的阳极和阴极间承受的电压总是一个为正向电压一个为反向电压,当一个单向可控硅满足导通条件时,就会触发导通,而另一个单向可控硅则处于截止状态。
参照图4,当第一单向可控硅SCR1两端承受的电压为正向电压时(阳极为正,阴极为负),具备了可控硅的导通条件一,这时第一单向可控硅SCR1 的阳极正电压通过二极管D2和导通的第一过零触发器305的输出端加到第一单向可控硅SCR1的控制极,具备了可控硅的导通条件二,因此第一单向可控硅SCR1此时就可以触发导通。而这时第二单向可控硅SCR2由于与第一单向可控硅SCR1是反向并联的,因此它阳极和阴极间承受的是反向电压,不满足可控硅导通条件一,同时控制极也承受反向电压,也不满足可控硅导通条件二,因此它就处于截止状态。当交流电变为反方向时,第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的状态正好反过来,则第二单向可控硅SCR2导通而第一单向可控硅SCR1截止。
在开关电路关断过程中,当用户对控制开关304进行第二预定操作时,此时控制开关304产生关断控制信号,第一过零触发器305响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器305产生第二触发信号(即,无触发信号)输出给第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的控制极,第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2根据第四触发信号截止。具体地讲,第一过零触发器305工作在第二状态时,第一过零触发器305的两个输出端就相当于一个断开的开关,第一过零触发器305不产生触发信号输出给第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的控制极,此时第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2不会马上截止,当交流电变向过零点时,可控硅阳极与阴极之间的正向电压逐渐降低,最后自然截止。
本发明中所述的触发是通过外部加入的交流电经导通的过零触发器的输出端对可控硅控制极实现触发(也叫自触发),是一种常用的触发方式。
如图4所示,第二过零触发器306根据控制开关304产生的开关控制信号产生触发信号,第一双向可控硅307根据第二过零触发器306产生的触发信号导通或截止,继电器303响应于第一双向可控硅307的导通或截止,控制第一触点与第二触点闭合或断开。
第二过零触发器306响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第二过零触发器306产生第三触发信号输出给第一双向可控硅307的控制极,第一双向可控硅307根据第三触发信号导通,继电器303响应于第一双向可控硅307的导通,控制第一触点与第二触点闭合,此时空气开关301已闭合。具体地讲,第二过零触发器306的一个输出端经空气开关301与交流电的火线相连,第二过零触发器306的另一个输出 端连接到第一双向可控硅307的控制极,第一双向可控硅307的一端通过空气开关301与交流电的火线相连,第一双向可控硅307的另一端通过电阻R3和继电器303的线圈与交流电的零线相连,具备了可控硅的导通条件一;当第二过零触发器306工作在第一状态时,第二过零触发器306的两个输出端就相当于一个接通的开关,交流电通过空气开关301和导通的第二过零触发器306的输出端加到第一双向可控硅307的控制极,具备了可控硅的导通条件二,此时第一双向可控硅307导通。
继电器303包括线圈、继电器的第一触点1、第二触点2、第三触点3,当继电器303线圈不通电时,第一触点1与第二触点2断开,第二触点2与第三触点3闭合,当继电器303线圈通电后,第一触点1与第二触点2闭合,第二触点2与第三触点3断开。因此当第一双向可控硅307导通后,交流电通过空气开关301、导通的第一双向可控硅307和电阻R3使继电器303的线圈通电,则继电器303的第一触点1与第二触点2闭合,第二触点2与第三触点3断开。
第二过零触发器306响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器306产生第四触发信号输出给第一双向可控硅307的控制极,第一双向可控硅307根据第四触发信号截止,继电器303响应于第一双向可控硅307的截止,控制第一触点与第二触点断开。具体地讲,第二过零触发器306工作在第二状态时,第二过零触发器306的两个输出端就相当于一个断开的开关,第二过零触发器306不产生触发信号输出给第一双向可控硅307的控制极,此时第一双向可控硅307不会马上截止,当外部交流电变向过零点时,第一双向可控硅307两端的正向电压逐渐降低,最后自然截止。
当第一双向可控硅307截止后,继电器303的线圈断电,则继电器303的第一触点1与第二触点2断开,第二触点2与第三触点3闭合。
如图4所示,第三过零触发器308响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第一状态,从而在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号,第二双向可控硅309根据第五触发信号导通。
第三过零触发器308响应于控制开关304产生的关断控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号输出给第二双向可控硅309的控制极,第二双向可控硅309根据第五触发信号导通。 具体地讲,第二双向可控硅309的一端连接到交流电的火线,另一个端与开关电路的第二负载310的一端相连,第二负载310的另一端连接到交流电的零线,第二双向可控硅309的两端具有正向电压,则具备了可控硅的导通条件一;第三过零触发器308的输入端与控制开关304相连,第三过零触发器308的一个输出端与交流电的火线相连,第三过零触发器308的另一个输出端连接到第二双向可控硅309的控制极,当第三过零触发器308工作在第一状态时,第三过零触发器308的两个输出端就相当于一个接通的开关,交流电通过导通的第三过零触发器308的输出端加到第二双向可控硅309的控制极,具备了可控硅的导通条件二,则第二双向可控硅309导通,此时第二负载310接入到开关电路中。
第三过零触发器308响应于控制开关304产生的开通控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第三过零触发器308产生第六触发信号输出给第二双向可控硅309的控制极,第二双向可控硅309根据第六触发信号截止。具体地讲,第三过零触发器308工作在第二状态时,第三过零触发器308的两个输出端就相当于一个断开的开关,第三过零触发器308不产生触发信号输出给第二双向可控硅309的控制极,此时第二双向可控硅309不会马上截止,当交流电变向过零点时,第二双向可控硅309两端的正向电压逐渐降低,最后自然截止。当第二双向可控硅309截止后,第二负载310与交流电连接的线路断开,第二负载310此时不接入开关电路当中。
根据本发明实施例,本发明的开关电路还可以包括第一负载和第二负载310,优选地第一负载为两只串联连接的白炽灯L2和白炽灯L3,第一负载与外部用电设备并联;优选地第二负载310为两只并联连接的白炽灯L4和白炽灯L5,第二负载310与第二双向可控硅309串联连接,第二负载310与第二双向可控硅309串联后与外部用电设备并联,第二负载310中的两只白炽灯L4和L5接入到开关电路中同时受第二双向可控硅309的控制。本发明的开关电路中,两只白炽灯L4与L5的作用相同,都是作为释能通道,采用两只白炽灯并联使用是为了增大承受的功率,同时提高工作的可靠性。如果只用一只白炽灯,白炽灯的体积会很大,而且一但损坏,白炽灯的作用就会消失,因此本发明中优选地使用了两只白炽灯。如果电路需要更大的释能时,可以并联更多的负载来达到要求。
本实施例采用白炽灯作为第一负载和第二负载,应该理解,这仅仅是示 例性的,本发明不限于此,本领域技术人员还可以采用其他类型的负载来代替白炽灯,对实施例的各种变型均落入本发明的保护范围。
如图4所示,开关电路中的R1和C1、R2和C2及R6和C3构成三支RC阻容吸收回路,他们分别与第一双向可控硅307、两个并联连接的第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2、第二双向可控硅309的阴极阳极(或双向硅的两阳极)并联,三支RC阻容吸收回路的作用完全相同,为了降低可控硅阴极与阳极之间的电压变化率(du/dt),防止可控硅产生误触发。此外,当交流电出现瞬时高压时,RC阻容吸收回路也会起到一定的抑制作用,对可控硅起到保护作用,确保其安全运行。如果可控硅两端没有并联RC阻容吸收回路,当电压变化率超过规定值时,可控硅由于内部结构的原因,既使没有接收到触发信号,可控硅也会导通,这时可控硅的触发属于误触发,这是不允许出现的,因此在电路中需要加入RC阻容吸收回路,防止可控硅产生误触发。
如图4所示,电阻R3的作用是保护第一双向可控硅307,电阻R3的阻值较小,相当于保险丝,用以防止继电器303的线圈匝间短路时烧坏第一双向可控硅307。
如图4所示,电阻R4和电阻R5的作用一样,为第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2和RC阻容吸收回路R2和C2提供放电通道,将电阻R4和电阻R5接入后可降低可控硅没导通时开关电路的空载电压,使其尽可能接近零。如果开关电路中没有电阻R4和电阻R5,由于空载时开关电路的输出阻抗较高,虽然第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2并没有导通,但因其漏电流和阻容吸收回路R2和C2的作用,会在开关电路的输出端产生一个较高的空载电压,当外部用电设备通过继电器303的触点接入时,会产生一个微小的冲击,虽然对外部用电设备的影响很小,但仍会产生不利效果,因此确保外部用电设备在电压过零处接入开关电路为最佳。通过接入电阻来降低开关电路的空载电压,在具体实现方法上也较简单,只要选取的电阻阻值合适,就可明显降低开关电路的空载电压值。根据本发明实施例的电阻R4和电阻R5作用一样,原理上可以用一个电阻代替,本发明中优选地采用两个电阻并联的方式,可以提高工作的可靠性。因为电阻R4和电阻R5为功率较大的电阻,在正常工作时有一定的发热量,如果只用一个电阻连接到开关电路中,因电阻的功率较大,体积也大,长期连续工作容易失效,如果采用两个电阻并联 的方式,则可以分担功率,还可以减小电阻的体积,一个电阻损坏了另一个电阻仍可以继续工作,因此可以提高工作的可靠性。
如图4所示,二极管D1和二极管D2的作用是保护可控硅开关302中的第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的控制极不承受反向电压,避免烧坏可控硅内部的PN结,造成可控硅损坏。如果第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2的控制极没有连接二极管D1和二极管D2,那么当其中一个单向可控硅的控制极正向触发时,另一个单向可控硅的控制极就要承受反向电压,因交流电的反复交替变化,两只单向可控硅的控制极都要反复承受反向电压,长太阳城集团承受反向电压易造成可控硅损坏。
参照图4,将本实施例在交流电源开关电路接通或关断时,整个开关电路的动作过程进行详细说明。
本发明的开关电路的动作过程为:
首先,接通外部交流电,此时本发明的开关电路的输入端L(火线)、N(零线)端之间就有了交流电。
然后,闭合空气开关301,交流电通过空气开关301接入到开关电路中,指示灯L1点亮表示开关电路通电。由于第一过零触发器305、第二过零触发器306、第三过零触发器308均工作在第二状态,第一单向可控硅SCR1、第二单向可控硅SCR2、第一双向可控硅307、第二双向可控硅309均处于截止状态,此时开关电路中有微小的漏电流流过第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,以及阻容保护回路R1、C1,这部分漏电流通过电阻R4,R5泄放,使其在开关电路的输出端无法建立电压,因此开关电路的输出电压此时接近于零。
过压检测电路随空气开关301的闭合而开始工作,通过过压检测电路检测接入的交流电的电压是否存在过压问题,当开关电路中交流电的电压大于第一预定电压值时,过压检测电路产生过压信号,第一过零触发器305响应于过压检测电路产生的过压信号关断第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,然后第二过零触发器306响应于过压检测电路产生的过压信号关断第一双向可控硅307,使继电器303的线圈断电,继电器303的第一触点与第二触点断开,切断外部用电设备与开关电路的连接,且过压报警器响应于过压检测电路产生的过压信号进行过压报警,也可以在开关电路中增加其它报警方式进行报警(例如,点亮过压检测电路的报警灯,或通过蜂鸣器连续 发声进行报警),如果接入的交流电的电压存在过压问题,则开关电路不能继续工作。
如果接入的交流电的电压不存在过压问题,那么再通过过热检测电路检测可控硅开关的工作温度是否存在偏高的问题,当过热检测电路检测到可控硅开关的工作温度高于设定值时,过热检测电路产生过热检测信号,过热报警器响应于过热检测信号进行报警(例如,点亮过热报警灯,或通过蜂鸣器发声进行报警),以提示现场操作人员可控硅开关的工作温度存在偏高的问题。第一过零触发器305响应于过热检测电路产生的过热检测信号关断第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,然后第二过零触发器306响应于过热检测电路产生的过热检测信号关断第一双向可控硅307,使继电器303的线圈断电,继电器303的第一触点与第二触点断开,切断外部用电设备与开关电路的连接。
如果过压检测电路和过热检测电路检测的开关电路都正常,则依次再接通欠压检测电路、直流分量检测电路,通过四个检测电路对应的指示灯显示检查状态,开关电路进入准备通电工作状态。此时因继电器303的第一触点与第二触点断开,第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2处于截止状态,因此外部用电设备与开关电路处于完全分断状态。
最后,接通开关电路。
当用户对控制开关304进行第一预定操作时,此时控制开关304产生开通控制信号,第二延时器对控制开关304产生的开通控制信号进行延时,第二过零触发器306响应于延时后的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第二过零触发器306产生第三触发信号给第一双向可控硅307的控制极,第一双向可控硅307导通,交流电通过L,307,R3,R,N形成回路,继电器303的线圈得电吸合工作,继电器303的第一触点与第二触点闭合,使外部用电设备与开关电路接通。因此时可控硅开关未导通,所以开关电路的电压接近于零,所以开关电路的输出端也无电压,与输出端L′(火线),N′(零线)连接的外部用电设备处于准备工作状态。
第一延时器对控制开关304产生的开通控制信号进行延时,第一过零触发器305响应于延时后的开通控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第一过零触发器305产生第一触发信号,第一触发信号经过D1,D2输出给第一单向可控硅SCR1与第二单向可控硅SCR2的控制极,使第一单向可控 硅SCR1与第二单向可控硅SCR2分时导通,交流电经过S1,SCR1、SCR2,继电器的第一触点、第二触点向外部用电设备供电,外部用电设备从交流电的零点处通电工作,指示灯L6点亮表示开关电路的输出端已通电,此时第一负载L2,L3也通电工作。因此时交流电的电压从零开始增加,所以此处避免了外部用电设备通电时产生的冲击。
在接通开关电路之后,欠压检测电路开始检测开关电路的输出电压是否存在欠压问题,如果开关电路的输出电压低于第二预定电压值,则说明开关电路的工作不正常。为避免影响外部用电设备的工作,当开关电路的输出电压低于第二预定电压值时,欠电压检测电路产生欠压信号,第一过零触发器305响应于欠压检测电路产生的欠压信号关断第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,然后第二过零触发器306响应于欠压检测电路产生的欠压信号关断第一双向可控硅307,使继电器303的线圈断电,继电器303的第一触点与第二触点断开,切断外部用电设备与开关电路的连接,且欠压报警器响应于欠压检测电路产生的欠压信号进行欠压报警(例如,通过蜂鸣器发声进行报警),以提示现场的操作人员开关电路的输出电压存在欠压问题。如果开关电路的输出电压不存在欠压问题,则再通过直流分量检测电路进行直流分量检测,当直流分量检测电路检测到开关电路中存在直流分量时,说明可控硅开关部分存在问题,这时直流分量检测电路产生直流分量检测信号,第一过零触发器305响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号关断第一单向可控硅SCR1和第二单向可控硅SCR2,然后第二过零触发器306响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号关断第一双向可控硅307,使继电器303的线圈断电,继电器303的第一触点与第二触点断开,切断外部用电设备与开关电路的连接,直流分量报警器响应于直流分量检测电路产生的直流分量检测信号进行直流分量报警(例如,通过蜂鸣器发声进行报警),以提示现场的操作人员开关电路中存在直流分量问题。
如果欠压检测电路和直流分量检测电路检测的开关电路都没有问题,则开关电路保持正常的通电状态,使外部用电设备正常工作。过压检测电路、欠压检测电路、过热检测电路以及直流分量检测电路在外部用电设备正常工作时仍然处于不间断的检测之中,一但发现开关电路中存在上述问题就立即处理。
在开关电路的接通过程中,第三延时器对控制开关304产生的开通控制 信号进行延时,第三过零触发器308响应于延时后的开通控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第三过零触发器308产生第六触发信号给第二双向可控硅309的控制极,使第二双向可控硅309在开关电路的电流过零点处实现自然关断,此时第二负载不接入开关电路当中。
当交流电源关断时,本发明的开关电路的动作过程为:
当用户对控制开关进行第二预定操作时,此时控制开关产生关断控制信号,第三延时器对控制开关产生的关断控制信号进行延时,第三过零触发器308响应于延时后的关断控制信号工作在第一状态,在出现电压过零时第三过零触发器308产生第五触发信号给第二双向可控硅309的控制极,第二双向可控硅309导通,将第二负载310中的L4、L5接通,L4、L5点亮并进入准备释能状态。
第一延时器对控制开关产生的关断控制信号进行延时,第一过零触发器305响应于延时后的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第一过零触发器305产生第二触发信号给第一单向可控硅SCR1、第二单向可控硅SCR2的控制极,在开关电路的电流过零之后两个单向可控硅实现自然关断,指示灯L6关闭,此时外部用电设备从零电流点关断,避免了关机产生的电冲击。同时外部用电设备中多余的能量可以通过第一负载L2、L3与第二负载L4、L5进行安全释放,避免了外部用电设备本身的自我冲击。
第二延时器对控制开关产生的关断控制信号进行延时,第二过零触发器306响应于延时后的关断控制信号工作在第二状态,在出现电流过零时第二过零触发器306产生第四触发信号给第一双向可控硅307的控制极,在开关电路的电流过零点处实现自然关断,继电器303的线圈断电,继电器303的第一触点与第二触点断开,继电器303的第二触点与第三触点闭合,切断外部用电设备与开关电路的联系,使与开关电路的输出端L′、N′连接的外部用电设备完全断电停止工作。
最后关断空气开关301,完全切断了开关电路的交流电,指示灯L1熄灭,开关电路中的所有部件停止工作。
此外,考虑到如果开关电路的电源通断部分失灵或失效时,会影响到外部用电设备的正常工作,本发明优选地增加一只旁路开关,闭合空气开关301后,再接通旁路开关S2实现对开关电路的输出端的直接供电,如需关断交流电时,可通过断开旁路开关S2来实现,增加了旁路开关S2实现了在应急状 态下对开关电路的输出端供电的直接控制。
本发明实施例图1~图4中出现的相同名称不同标号的器件为同一电气元件,例如,空气开关(101、201、301)表示相同的空气开关,仅为方便结合附图进行说明而采用了不同的标号。
在本发明的上述实施例中,优选地,过零触发器的第一状态对应于过零触发器的导通状态,过零触发器的第二状态对应于过零触发器的截止状态。应该理解,过零触发器的第一状态可对应于过零触发器的截止状态,并且过零触发器的第二状态对应于过零触发器的导通状态。
根据本发明实施例的过零触发器本身具有过零触发、过零关断的功能,有关过零触发器的工作原理为本领域的公知常识,本发明利用过零触发器的功能来实现对开关电路的控制。
本发明提供的开关电路适用于内部结构较复杂的电子仪器或是电子设备等负载,通过采用本发明所述的开关电路,可以对电子仪器或是电子设备起到很好的保护作用。
本发明的开关电路具有过零触发接通交流电和过零关断交流电的控制特点,在开关电路接通及关断时可实现无电冲击,并配有关机阻性释能回路,能防止外部用电设备自身能量不正常释放时所产生的不良电冲击,同时开关电路还优选地具有过压检测电路、欠压检测电路,过热检测电路和直流分量检测电路,使开关电路具有较好的保护功能,能合理避免外部用电设备在开关电路接通或关断电时及异常断电时产生的电冲击。对外部用电设备的正常工作起良好的保护作用。由于本发明的开关电路工作过程合理,保护作用确切,应用范围广泛,是今后电源控制的发展方向,几乎可以应用到所有10KW以下的外部用电设备上,因此具有明显的推广应用的可行性,尤其是对于大型精密分析仪器设备,应用意义非常重大,并且具有良好的应用前景,如果能推广应用,能大大减少外部用电设备因开机或关机时交流电冲击问题产生的故障,将会产生良好的经济效益和社会效益。
太阳城集团尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。

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