电流零点附近断电交流电力开关

摘要

本发明提出一种电流零点附近断电交流电力开关。交流电流在电流零点或零点之前一段很短时间内电流为零或者很小，在这段时间内关断电流，开关电弧很小，甚至没有电弧。本发明由交流零点检测系统、控制系统和开关伺服系统构成。交流零点检测系统检测电流零点位置信息，关断交流电路时，控制系统适时地发出断电控制信号，开关分断时刻恰好发生在交流电流零点处附近，或者交流电流零点向前偏移δ时间处附近。实现了交流电力开关无电弧或者小电弧分断。

主权项

一种包括串联在交流电路中的由动、静触头组成的主触头组，控制交流电路电流的通断的电流零点附近断电交流电力开关的单相交流电力开关，其中该电流零点附近断电交流电力开关还由交流零点检测系统、控制系统和伺服系统构成；交流电路和交流零点检测系统关联，交流零点检测系统和控制系统连接，控制系统和伺服系统连接；交流零点检测系统周期性地取得交流电路电流零点位置信息，或者周期性地取得与交流电路电流零点相差一个固定相位的特定位置信息，并将这些信息传递给控制系统；控制系统可以是一个微处理器，也可以是一个逻辑电路；控制系统接收交流零点检测系统发来的信号，并在需要交流电路断开时，适时地向伺服系统发出断电控制信号；伺服系统由开关通断机构和相应的驱动电路构成；伺服系统接收到控制系统发出的断电控制信号后，通过驱动电路驱动开关通断机构，分断交流电力开关的动、静触头的接触；在交流电力开关导通状态下，交流零点检测系统将取得的信息传递给控制系统，需要交流电路断开时，控制系统在时刻t₄＝t₃+kT/2‑Δt       (1) 或者t₄＝t₃+kT/2‑Δt‑δ      (2) 对伺服系统中驱动电路发出断电控制信号，驱动电路驱动开关通断机构分断动、静触头的接触；上两式中，t₃为任意一个交流电流零点时刻，T为交流电流的周期，Δt为从控制系统发出断电控制信号到动、 静触头开始分离之间时间间隔的平均值；k为整数，假设当前时刻为t₂，k的取值应使t₄≥t₂；δ是动、静触头分断相对于电流零点提前的微小时间间隔，其特征在于：该单相交流电力开关的控制系统采用微处理器；交流零点检测系统由电流感应器和电流信号转换电路连接构成；电流感应器由导磁环套装在交流电路上，形成初级线圈，在导磁环上绕制若干匝导线形成次级线圈；电流信号转换电路由桥式整流器和比较器连接构成；桥式整流器的两个输入端和电流感应器次级线圈两个端头连接，正输出端通过电阻连接到比较器负输入端，正负输出端之间连接一个电阻；比较器正输入端连接参考电压的正极，参考电压的负极和桥式整流器的负输出端连接，比较器的输出端连接到微处理器的一个I/O端口；电流感应器输出信号经过桥式整流器和参考电压通过比较器进行比较，得到负脉冲信号，比较器的输出端通过连接的I/O端口将信号输送到微处理器；伺服系统包括开关通断机构、驱动电路和电压检测电路；开关通断机构采用电磁铁直接驱动动触头的直动机构；驱动电路由电磁铁线圈、开关管、续流二极管、直流电源及控制开关构成；其中电磁铁线圈一端通过控制开关连接直流电源的正极，另一端连接开关管的集电极；开关管的发射极和直流电源的负极连接，基极通过一个电阻连接到微处理器的一个I/O端口；续流二极管正极连接直流电源的负极，负极通过控制开关连接直流电源的正极；电压检测电路由两个电阻串联，串联后一端连接到直流电源的负极，另一端连接二极管的负极，二极管的正极通过控制开关连接到直流电源的正极，两个电阻串联的中间结点连接到微处理器的一个 I/O端口；直流电源的负极、桥式整流器的负输出端和微处理器共地；当控制开关闭合时，微处理器通过相应的I/O端口向开关管基极提供电流，开关管导通，电磁铁线圈通电，电磁铁吸合，交流电力开关主触头组闭合，交流电路通电工作；工作中电压检测电路向微处理器始终提供高电平信号，交流零点检测系统始终向微处理器提供交流零点的相位信息；当控制开关关断时，电压检测电路电阻串联的中间结点立即变为低电平并通过相应的I/O端口传递给微处理器；在控制开关断开短时间内，电磁铁线圈、开关管、和续流二极管构成续流回路，电磁铁线圈仍有电流流过，交流开关主触头组的动、静触头仍处于闭合状态；微处理器根据交流零点位置等相关参数利用上述公式(1)或者(2)来确定发出断电信号的时刻；等待时间到，微处理器通过相应的I/O端口切断开关管基极电流，电磁铁线圈断电，电磁铁分断，驱动主触头组分断。