CN103325591A - 直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置及灭弧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置及灭弧方法，所述灭弧装置包括吸收电路、可控开关和直流机械开关；所述直流机械开关安装在直流供电线路上，所述吸收电路并联安装到所述直流机械开关的两端；所述可控开关串联在所述直流机械开关和所述吸收电路之间；所述吸收电路为并联的RC电路；所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的可控MOS管，或者，所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT。将吸收电路并联到常规直流机械开关的两端，并通过可控开关控制其时序，以吸收直流机械开关断开时产生的能量，可以避免直流机械开关在断开过程中出现的拉弧现象，从而延长了直流机械开关的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种灭弧装置，具体涉及一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置及灭弧方法。
背景技术
直流电源，例如蓄电池，广泛应用于人们生产生活的各个领域中，用于为各种仪器、仪表和照明设备等负载供电。
在直流电源和负载所组成的直流供电线路中，通常采用机械开关控制供电线路的通断。但是，机械开关在断开的过程中，由于电流的存在，开关触点在分离时经常产生弧光，从而降低机械开关的使用寿命；并且，当弧光严重时，会直接烧毁开关触点，甚至发生火灾。因此，为了降低弧光现象，提高直流开关的使用寿命，现有技术中，人们需要使用专业直流开关，但是，专业直流开关具有价格昂贵和体积较大的缺点，从而不方便专业直流开关的推广普及。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置及灭弧方法，将吸收电路并联到常规直流机械开关的两端，并通过可控开关控制其时序，以吸收直流机械开关断开时产生的能量，可以避免直流机械开关在断开过程中出现的拉弧现象，从而延长了直流机械开关的使用寿命。
本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供一种包含可控开关的灭弧装置，所述灭弧装置包括吸收电路、可控开关和直流机械开关；所述直流机械开关安装在直流供电线路上，所述吸收电路并联安装到所述直流机械开关的两端；所述可控开关串联在所述直流机械开关和所述吸收电路之间；所述吸收电路为并联的RC电路；所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的可控MOS管，或者，所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT。
优选的，所述直流机械开关安装在所述直流供电线路的正线侧。
优选的，所述直流机械开关安装在所述直流供电线路的负线侧。
优选的，所述直流机械开关包括第一直流机械开关和第二直流机械开关；所述第一直流机械开关安装在所述直流供电线路的正线侧，所述第二直流机械开关安装在所述直流供电线路的负线侧；所述可控开关包括第一可控开关和第二可控开关；所述吸收电路包括第一吸收电路和第二吸收电路；
所述第一吸收电路并联安装到所述第一直流机械开关的两端；所述第一可控开关串联在所述第一直流机械开关和所述第一吸收电路之间；
所述第二吸收电路并联安装到所述第二直流机械开关的两端；所述第二可控开关串联在所述第二直流机械开关和所述第二吸收电路之间。
本发明还提供一种基于包含可控开关的灭弧装置的灭弧方法，包括以下步骤：
S1，当所述直流机械开关处于断开状态时，控制所述可控开关为单向导通状态，所述RC电路中电容C的电压为直流供电电压；其中，所述单向导通状态为直流机械开关断开时，通过直流机械开关的直流电流对吸收电路充电的方向；
S2，t1时刻，所述直流机械开关闭合；闭合后，电容C的电压通过电阻R逐渐消耗，当达到t2时刻时，电容C的电压降为0，此时，控制所述可控开关为双向导通状态；
S3，t3时刻，所述直流机械开关开始断开，在所述直流机械开关断开的过程中，所述直流机械开关产生能量，该能量被电容C吸收，电容C将该能量吸收完毕的时刻为t4；t4时刻，控制所述可控开关为单向导通状态，所述直流机械开关为S1所述的断开状态。
优选的，t1时刻和t2时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒。
优选的，t3时刻和t4时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置及灭弧方法，，该灭弧装置并联到常规直流机械开关的两端，并通过可控开关控制其时序，可以有效吸收直流机械开关断开时产生的能量，避免直流机械开关在断开过程中出现的拉弧现象，从而延长了直流机械开关的使用寿命。而且，该直流机械开关的灭弧装置还具有体积小和成本低的优点，方便推广普及。
附图说明
图1为本发明实施例提供的直流机械开关在正线侧的一种电路图；
图2为本发明实施例提供的直流机械开关在正线侧的另一种电路图；
图3为本发明实施例提供的直流机械开关在负线侧的一种电路图；
图4为本发明实施例提供的直流机械开关在负线侧的另一种电路图；
图5为本发明实施例提供的直流机械开关分别在正负线侧时的一种电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
本发明提供一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，所述灭弧装置包括吸收电路、可控开关和直流机械开关；所述直流机械开关安装在直流供电线路上，所述吸收电路并联安装到所述直流机械开关的两端；所述可控开关串联在所述直流机械开关和所述吸收电路之间；所述吸收电路为并联的RC电路。可控开关为可以控制单向导通或双向导通的开关，本发明中，通过控制电路控制可控MOS管或绝缘栅双极型晶体管IGBT的单向或双向导通状态，则控制电路和可控MOS管即组成一种可控开关，或者控制电路和绝缘栅双极型晶体管IGBT也组成一种可控开关。图1-4，均以可控MOS管为例，示出了具体的电路图。
以图1为例，应用上述装置灭弧时，具体的灭弧方法包括以下步骤：
S1，当所述直流机械开关处于断开状态时，控制所述可控开关为单向导通状态，所述RC电路中电容C的电压为直流供电电压；其中，所述单向导通状态为直流机械开关断开时，通过直流机械开关的直流电流对吸收电路充电的方向；
S2，t1时刻，所述直流机械开关闭合；闭合后，电容C的电压通过电阻R逐渐消耗，当达到t2时刻时，电容C的电压降为0，此时，控制所述可控开关为双向导通状态；
本步骤中，在t1-t2时刻之间，需要使可控开关为单向导通状态，这样才能保证电容C通过电阻R释放电压，从而为电容C后续步骤中吸收直流机械开关断开时产生的能量做准备。如果t1-t2时刻之间，可控开关为双向导通状态，则会导致电容直接向直流机械开关释放电压，从而会对直流机械开关造成损坏。实际应用中，通常情况下，t1时刻和t2时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒，可以保证电容C的电压降为0。
S3，t3时刻，所述直流机械开关开始断开，在所述直流机械开关断开的过程中，所述直流机械开关产生能量，该能量被电容C吸收，电容C将该能量吸收完毕的时刻为t4；t4时刻，控制所述可控开关为单向导通状态，所述直流机械开关为S1所述的断开状态。
t3时刻-t4时刻之间，可控开关为双向导通状态，从而能够使电容C更充分的吸收直流机械开关产生的能量，达到灭弧的目的。实际应用中，通常情况下，t3时刻和t4时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒，可以保证电容C充分吸收直流机械开关因断开而产生的能量。
因此，本发明中，将吸收电路并联到常规直流机械开关的两端，并通过可控开关控制其时序，以吸收直流机械开关断开时产生的能量，可以有效吸收直流机械开关断开时产生的能量，避免直流机械开关在断开过程中出现的拉弧现象。本发明中，直流机械开关可以安装在直流供电线路的正线侧、或者负线侧、或者同时安装在正线侧或负线侧，以直流机械开关安装位置为例，下面列举几种灭弧装置的具体电路结构。
实施例一：直流机械开关安装在直流供电线路的正线侧
如图1所示，为一种电路图，其中，K代表直流机械开关，并联的RC组成吸收电路；开关K2和控制电路共同组成可控开关，通过控制电路控制K2单向导通或双向导通状态。图1中，可控开关单向导通状态为：从1向2的单向导通状态。
如图2所示，为另一种电路图，其与图1的区别在于，可控开关安装位置稍有区别，可控开关单向导通状态仍为：从1向2的单向导通状态。
实施例二：直流机械开关安装在直流供电线路的负线侧
图3和图4为两种直流机械开关安装在负线侧的电路图。各符号代表含义与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例三：直流机械开关分别安装在直流供电线路的正线侧和负线侧
具体的，如图5所示，直流机械开关包括第一直流机械开关K1和第二直流机械开关K3；第一直流机械开关K1安装在直流供电线路的正线侧，第二直流机械开关K3安装在直流供电线路的负线侧。
在第一直流机械开关K1的两端并联吸收电路1和可控开关1，在第二直流机械开关K3的两端并联吸收电路2和可控开关2。其中，吸收电路1和可控开关1的安装方式和图1或图2相同，吸收电路2和可控开关2的安装方式和图3或图4相同，在此不再详细说明。
最后，需要强调的是，本发明中，各步骤中出现的可控开关为单向导通状态均为以下状态：直流机械开关断开时，通过直流机械开关的直流电流对吸收电路充电的方向。
综上所述，本发明提供一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，该灭弧装置并联到常规直流机械开关的两端，并通过可控开关控制其时序，可以有效吸收直流机械开关断开时产生的能量，避免直流机械开关在断开过程中出现的拉弧现象，从而延长了直流机械开关的使用寿命。而且，该直流机械开关的灭弧装置还具有体积小和成本低的优点，方便推广普及。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧装置包括吸收电路、可控开关和直流机械开关；所述直流机械开关安装在直流供电线路上，所述吸收电路并联安装到所述直流机械开关的两端；所述可控开关串联在所述直流机械开关和所述吸收电路之间；所述吸收电路为并联的RC电路；所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的可控MOS管，或者，所述可控开关为控制电路和与所述控制电路连接的绝缘栅双极型晶体管IGBT。
2.根据权利要求1所述的直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，其特征在于，所述直流机械开关安装在所述直流供电线路的正线侧。
3.根据权利要求1所述的直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，其特征在于，所述直流机械开关安装在所述直流供电线路的负线侧。
4.根据权利要求1所述的直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置，其特征在于，所述直流机械开关包括第一直流机械开关和第二直流机械开关；所述第一直流机械开关安装在所述直流供电线路的正线侧，所述第二直流机械开关安装在所述直流供电线路的负线侧；所述可控开关包括第一可控开关和第二可控开关；所述吸收电路包括第一吸收电路和第二吸收电路；
所述第一吸收电路并联安装到所述第一直流机械开关的两端；所述第一可控开关串联在所述第一直流机械开关和所述第一吸收电路之间；
所述第二吸收电路并联安装到所述第二直流机械开关的两端；所述第二可控开关串联在所述第二直流机械开关和所述第二吸收电路之间。
5.一种基于直流机械开关的包含可控开关的灭弧装置的灭弧方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，当所述直流机械开关处于断开状态时，控制所述可控开关为单向导通状态，所述RC电路中电容C的电压为直流供电电压；其中，所述单向导通状态为直流机械开关断开时，通过直流机械开关的直流电流对吸收电路充电的方向；
S2，t1时刻，所述直流机械开关闭合；闭合后，电容C的电压通过电阻R逐渐消耗，当达到t2时刻时，电容C的电压降为0，此时，控制所述可控开关为双向导通状态；
S3，t3时刻，所述直流机械开关开始断开，在所述直流机械开关断开的过程中，所述直流机械开关产生能量，该能量被电容C吸收，电容C将该能量吸收完毕的时刻为t4；t4时刻，控制所述可控开关为单向导通状态，所述直流机械开关为S1所述的断开状态。
6.根据权利要求6所述的灭弧方法，其特征在于，t1时刻和t2时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒。
7.根据权利要求6所述的灭弧方法，其特征在于，t3时刻和t4时刻之间的延迟时间间隔为500纳秒～60秒。
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