CN104465167A - 电流监控式电子灭弧装置 - Google Patents

Abstract

本发明电流监控式电子灭弧装置属于电学领域，特别是一种适合于对机械开关作为灭弧用途的电流监控式电子灭弧装置，其包括与机械开关连接的功率半导体器件，至少一电流传感器与机械开关连接，电流传感器用于检测机械开关断开；电流传感器的输出端和功率半导体器件的控制端与控制电路连接，控制电路在检测到机械开关断开，控制功率半导体器件关断，本发明电流监控式电子灭弧装置具有晶闸管导通时间短且可靠性高的优点。

Description

电流监控式电子灭弧装置

技术领域

本发明电流监控式电子灭弧装置属于电学领域，特别是一种适合应用于接触器、继电器、断路器及其它机械开关中作为灭弧用途的电流监控式电子灭弧装置。

背景技术

目前在电气控制系统中，广泛使用接触器、继电器等机械开关对负载进行接通分断控制，但由于普通灭弧用途的灭弧栅，需要分断电弧拉到一定长度，才能起作用，存在灭弧效果差，通断负载时电弧大，导致触点容易烧损的缺点。

为此，出现了用于机械开关灭弧的灭弧装置，如专利号为CN01201907.0，名称为“电子灭弧器”；专利号为CN200910306608.6，名称为“基于光耦的混合式交流接触器无源开关驱动控制器”，两个专利所揭示的，采用晶闸管与接触器机械开关并联的方式，两专利的控制电路与晶闸管控制端连接，在接触器机械开关分断前，提供一个晶闸管导通控制信号，在接触器机械开关分断过程中，当机械开关在分断时，通过控制电路的滤波电容放电延时，延时关断晶闸管导通的控制信号，晶闸管截止，完成无电弧分断过程，由于从接触器的控制线圈失电到机械开关分断，有一段不确定延时时间，为确保机械开关分断之后晶闸管才关断以保证可靠灭弧，晶闸管需要导通时间较长(一般在几十毫秒以上)，这种采用机械开关分断后延时关闭控制信号的控制方式灭弧，势必增加晶闸管不必要多余的导通工作时间，晶闸管的导通工作时间长，导致整个灭弧装置的过载能力差、可靠性低，同时以上两个专利的控制电路的工作电源必须由机械开关的驱动回路提供(其作为控制电路的同步信号)，这样存在对断路器等无驱动回路的机械开关无法适用。

发明内容

本发明的目的在于避免现有电子灭弧装置的不足之处而提供一种功率半导体器件导通时间短且可靠性高的电流监控式电子灭弧装置。

实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的：一种电流监控式电子灭弧装置，其包括与机械开关连接的功率半导体器件，至少一电流传感器与机械开关连接，电流传感器检测通过机械开关的电流，用于检测机械开关断开；电流传感器的输出端和功率半导体器件的控制端与控制电路连接；控制电路在检测到机械开关断开时，控制功率半导体器件关断。

一种电流监控式电子灭弧装置，电流传感器用于检测机械开关闭合；控制电路在检测到机械开关闭合时，控制功率半导体器件导通。

一种电流监控式电子灭弧装置，电流传感器用于检测机械开关闭合；控制电路在检测到机械开关闭合时，控制功率半导体器件导通，用于机械开关闭合弹跳灭弧。

一种电流监控式电子灭弧装置，控制电路内置有微控制器，电流传感器的输出信号传递至微控制器，微控制器至少有一输出信号传递至功率半导体器件的控制端。

一种电流监控式电子灭弧装置，微控制器连接有用于过载保护电流设置的输入元件。

一种电流监控式电子灭弧装置，微控制器连接有显示器件。

一种电流监控式电子灭弧装置，驱动功率半导体器件导通的驱动信号由功率半导体器件的主回路通过电容、电阻连接至功率半导体器件的控制极，驱动信号的回路中连接至少一电子开关，电子开关的控制端与控制电路连接。

一种电流监控式电子灭弧装置，电子开关为光电耦合器或光电耦合器驱动晶体管电路。

一种电流监控式电子灭弧装置，电容与电阻组成串联电路，驱动信号由功率半导体器件的主回路通过串联电路、再经电子开关连接到功率半导体器件的控制极，电子开关至少连接一限压器件，用于保护电子开关。

一种电流监控式电子灭弧装置，电容与电阻组成串联电路，串联电路通过电子开关或限压器件并联在功率半导体器件的主回路的输入输出端。

一种电流监控式电子灭弧装置，功率半导体器件为单向晶闸管，包括第一单向晶闸管、第二单向晶闸管，第一单向晶闸管与第二单向晶闸管反向并联；电子开关包括第一电子开关、第二电子开关；电容与电阻组成串联电路，第一单向晶闸管的控制极通过第一电子开关与串联电路一端相连接，第二单向晶闸管的控制极通过第二电子开关与串联电路另一端相连接，第一电子开关和第二电子开关分别连接有第一限压器件、第二限压器件。

一种电流监控式电子灭弧装置，第一限压器件和第二限压器件为稳压二极管、稳压二极管等效器件；第一限压器件的阴极与第一电子开关的电压输入端连接，第一限压器件的阳极与第一单向晶闸管的阴极连接；第二限压器件的阴极与第二电子开关的电压输入端连接，第二限压器件的阳极与第二单向晶闸管的阴极连接。

一种电流监控式电子灭弧装置，电流传感器为电流互感器。

一种电流监控式电子灭弧装置，当电流超过功率半导体器件保护电流时，控制电路关闭功率半导体器件导通控制信号，用于保护功率半导体器件。

一种电流监控式电子灭弧装置，控制电路连接有用于保护的输出端口，输出端口在机械开关通过电流超过过载保护电流时，输出一控制信号。

一种电流监控式电子灭弧装置，功率半导体器件为全控型半导体器件或半控型半导体器件，半控型半导体器件为晶闸管。

一种电流监控式电子灭弧装置，功率半导体器件的导通电流不经过电流传感器。

其工作原理：机械开关连接有电流传感器，电流传感器检测通过机械开关的电流；电流传感器的输出端和功率半导体器件的控制端与控制电路连接，控制电路在机械开关有电流通过时提供功率半导体器件导通控制信号，在机械开关无电流通过时关闭功率半导体器件导通控制信号；由于只有机械开关闭合瞬间有电流通过时和机械开关分断过程中存在导通电流时才会有电弧产生，这样使得机械开关闭合有电流通过时控制电路给出功率半导体器件导通控制信号，用于机械开关闭合弹跳灭弧，机械开关分断过程中，通过机械开关的电流经功率半导体器件旁路，实现无电弧分断的目的，控制电路通过电流传感器检测到机械开关断开，控制电路马上关闭功率半导体器件导通控制信号。

本发明设计合理，电流传感器与机械开关的主回路连接，实时检测机械开关闭合和分断过程，机械开关一旦接通，利用与机械开关连接的电流传感器检测的电流信号，控制电路立即提供功率半导体器件导通控制信号，机械开关出现弹跳时，电流通过功率半导体器件旁路，实现功率半导体器件极短的导通时间快速灭弧的目的，无需功率半导体器件在机械开关闭合提前导通，避免接通瞬间负载的大电流对功率半导体器件造成的冲击，大大提升了功率半导体器件的可靠性；机械开关分断过程中，通过机械开关的电流经功率半导体器件旁路，机械开关无电流通过，控制电路在检测到机械开关断开时关闭功率半导体器件导通控制信号，功率半导体器件截止，实现功率半导体器件极短的导通时间快速灭弧的目的。本发明电流监控式电子灭弧装置的功率半导体器件采用半控型半导体器件如晶闸管作为灭弧器件时，导通时间可以做到短达半个周波(平均值小于半个周波)；当电流监控式电子灭弧装置的功率半导体器件采用全控型半导体器件时(如IGBT、场效应管等晶体管)，灭弧过程功率半导体器件导通时间仅需微秒级，即可做到准确可靠灭弧的目的，这极大提高了电子灭弧装置的功率半导体器件利用率及电子灭弧装置的可靠性、实用性和经济性；由于电流传感器与机械开关的主回路连接，实时监控机械开关闭合或分断状态，控制电路的供电电源无需由机械开关的驱动回路提供同步信号，可以方便的应用与无驱动回路的断路器等机械开关中使用，不限于接触器等带驱动回路机械开关，具有适应范围广的优点。

附图说明

图1是本发明的实施例之一电路原理图。

图2是本发明的实施例之二电路原理图。

图3是本发明的实施例之三电路原理图。

图4是本发明的实施例之四电路原理图。

图5是本发明的实施例之五电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例之一，一种应用于交流电的电流监控式电子灭弧装置，其包括与机械开关SW1连接的功率半导体器件TR1(为一晶闸管，且为双向晶闸管)，机械开关SW1连接有电流传感器CT1(为一电流互感器，图为穿心连接也可以串联连接，工作原理相同)，电流传感器CT1用于检测通过机械开关SW1的电流；电流传感器CT1的输出端和功率半导体器件TR1的控制端与控制电路(A)连接，与本装置连接的机械开关为SW1所需灭弧的机械开关，J1、J2端为功率半导体器件TR1与机械开关SW1连接的共同输入输出端点，J3、J4端分别为控制电路(A)的输入电源端和用于保护的输出端口，控制电路(A)连接有用于过载保护电流设置的输入元件RV和显示器件LED。

工作过程：按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，控制电路(A)得电，显示器件LED低频闪亮，在机械开关SW1闭合过程中，机械开关SW1一旦有电流通过，即控制电路(A)检测(通过电流传感器CT1检测)到机械开关SW1闭合时，提供功率半导体器件TR1导通控制信号，当机械开关SW1出现弹跳时，电流通过功率半导体器件TR1旁路，实现闭合弹跳灭弧的目的，在机械开关SW1闭合状态下，控制电路(A)保持提供功率半导体器件TR1导通控制信号并驱动显示器件LED常亮，由于功率半导体器件TR1两端电压小于功率半导体器件TR1导通电压，功率半导体器件TR1无导通电流；机械开关SW1分断过程中，在机械开关SW1分断瞬间电流通过功率半导体器件TR1旁路，机械开关SW1无电流通过，控制电路(A)在检测(通过电流传感器CT1检测)到机械开关SW1断开时，关闭功率半导体器件TR1导通控制信号并驱动显示器件LED低频闪亮，功率半导体器件TR1截止，实现分断灭弧的目的；控制电路(A)在机械开关SW1闭合状态下通过机械开关SW1的电流超过控制电路(A)预设的过载保护电流时(通过过载保护电流设置的输入元件RV输入)通过J4端口输出一控制信号并驱动显示器件LED高频闪亮，当通过机械开关SW1的电流超过控制电路(A)预设的功率半导体器件保护电流时关闭功率半导体器件TR1导通控制信号并驱动显示器件LED高频闪亮。(注：预设的功率半导体器件保护电流参数由控制电路(A)内部预设好。)

此实施例一中，功率半导体器件TR1采用双向晶闸管，实际应用中也可以采用单向晶闸管。

如图2所示，本发明的实施例之二，电流传感器CT1(为一电流互感器，图为穿心连接也可以串联连接，工作原理相同)与机械开关SW1的主回路连接，检测机械开关SW1的导通电流，机械开关SW1为与本装置连接的所需灭弧的机械开关，J1、J2为主回路的输入输出端点，控制电路(A)通过电子开关OPT1(为一带晶闸管输出的光电耦合器)与功率半导体器件TR1(为一晶闸管，且为双向晶闸管)的驱动回路连接，功率半导体器件TR1导通的驱动信号由功率半导体器件TR1的主回路通过由电容C1与电阻R1组成的串联电路传递给功率半导体器件TR1的控制极，电子开关OPT1串联在功率半导体器件TR1的驱动回路中，电子开关OPT1的电压输入端连接有限压器件RV1限压，用于保护电子开关OPT1，电子开关OPT1的控制端和电流互感器CT1的输出端与控制电路(A)连接。

控制电路(A)：J3端口用于输入工作电源，输入电源经变压器T1、整流电路BR1整流、电容C2和C3滤波、IC1稳压、电容C4和C5滤波给微控制器MCU及其相关电路供电，微控制器MCU的P0.1口连接有可调电阻RV2，作为过载电流保护设置的输入元件；微控制器MCU的P0.3口连接有LED显示器件，用于状态显示；微控制器MCU的P0.7口输出信号传递至电子开关OPT1的控制端，电流传感器CT1的输出信号经BR2整流传递至微控制器MCU的P0.0口，微控制器MCU的P0.5口输出一控制信号通过电子开关OPT2输出至用于保护的输出端口J4，控制电路(A)通过电子开关OPT1与功率半导体器件TR1的驱动回路连接。

工作过程：按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，控制电路(A)得电，显示器件LED低频闪亮，在机械开关SW1断开的情况下，只要机械开关SW1出现闭合情况时，电流传感器CT1的输出信号提供给控制电路(A)的微控制器MCU，控制电路(A)的微控制器MCU给出电子开关OPT1控制信号，用于克服机械开关SW1闭合前功率半导体器件TR1提前导通，电子开关OPT1输出导通，在机械开关SW1闭合的瞬间或出现弹跳，将在功率半导体器件TR1两端会产生很高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，晶闸管TR1触发导通，实现机械开关SW1闭合弹跳灭弧的目的，在机械开关SW1闭合的状态下，微控制器MCU使得显示器件LED常亮；机械开关SW1分断过程，在机械开关SW1分断的瞬间，功率半导体器件TR1两端会产生较高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，功率半导体器件TR1触发导通，电流通过晶闸管TR1旁路，实现机械开关SW1无电弧分断，微控制器MCU的P0.0口无电流传感器CT1传递的电流信号输入时，即检测到机械开关SW1断开，微控制器MCU关闭电子开关OPT1控制信号，显示器件LED低频闪亮，在机械开关SW1闭合状态下，如检测到通过机械开关SW1电流超过设定的保护电流时，微控制器MCU的P0.5输出一控制信号，用于使得机械开关SW1断开或驱动其他保护开关动作，如检测到通过机械开关SW1电流超过功率半导体器件TR1的保护电流时，关闭功率半导体器件TR1导通控制信号，用于保护功率半导体器件TR1不被过载损坏，在故障情况下显示器件LED高频闪亮。

此实施例二中，控制电路(A)采用内置微控制器电路有利于简化电路，方便实施各种控制方法及预设各种保护参数。

如图3所示，为本发明的实施例之三，电流传感器CT1(为一电流互感器，图为穿心连接也可以串联连接，工作原理相同)与机械开关SW1的主回路连接，检测机械开关SW1的导通电流，机械开关SW1为与功率半导体器件TR1(为一晶闸管，且为双向晶闸管)连接的机械开关，J1、J2为主回路的输入输出端点，驱动功率半导体器件TR1导通的驱动信号由功率半导体器件TR1的主回路通过限流电阻R1、电容C1组成的串联电路连接到其控制极(注：本实施例功率半导体器件TR1为双向晶闸管，其驱动信号由晶闸管TR1的主回路T1极提供)，与驱动信号回路连接的电子开关OPT1(选用CPC1117、CPC1219等常闭输出光电耦合器)，电子开关OPT1的控制端和电流传感器CT1的输出端与控制电路(A)连接。

控制电路(A)：J3端口用于输入工作电源；连接的可调电阻RV，作为过载电流保护设置的输入元件；连接的LED显示器件，用于状态显示；电流传感器CT1的输出信号连接至控制(A)，J4端口为用于保护的输出端口，控制电路(A)通过电子开关OPT1与功率半导体器件TR1的驱动回路连接。

工作过程：按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，控制电路(A)得电，显示器件LED低频闪亮，在机械开关SW1断开的情况下，只要机械开关SW1出现闭合情况时，电流传感器CT1的输出信号提供给控制电路(A)，控制电路(A)给出电子开关OPT1控制信号，用于克服机械开关SW1闭合前功率半导体器件TR1提前导通，电子开关OPT1输出截止，在机械开关SW1闭合的瞬间或出现弹跳，将在功率半导体器件TR1两端会产生很高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，功率半导体器件TR1触发导通，实现机械开关SW1闭合弹跳灭弧的目的；机械开关SW1分断过程，在机械开关SW1分断的瞬间，功率半导体器件TR1两端会产生较高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，功率半导体器件TR1触发导通，电流通过功率半导体器件TR1旁路，实现机械开关SW1分断灭弧的目的，控制电路(A)在无CT1传递的电流信号输入时，即检测到机械开关SW1断开，控制电路(A)关闭电子开关OPT1控制信号，在机械开关SW1闭合状态下，如检测到通过机械开关SW1电流超过设定的保护电流时，控制电路(A)连接的J4端口输出一控制信号，用于使得机械开关SW1断开或驱动其他保护开关动作，如检测到通过机械开关SW1电流超过功率半导体器件TR1的保护电流时，关闭功率半导体器件TR1导通控制信号，用于保护功率半导体器件TR1不被过载损坏。注：在机械开关SW1闭合状态下，使得显示器件LED常亮，在机械开关SW1断开状态下，使得显示器件LED低频闪亮，故障情况下显示器件LED高频闪亮。

在此实施例中，限流电阻R1用于限制通过电容C1瞬间过大电流，可以减少瞬间冲击电流对功率半导体器件TR1、电子开关OPT1的影响。

如图4所示，为本发明的实施例之四，功率半导体器件为晶闸管，且为单向晶闸管，包括第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2反向并联，机械开关SW1为与第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2相连接的机械开关，J1、J2为主回路的输入输出端点，第一单向晶闸管SCR1控制极通过第一电子开关OPT1(为一光电耦合器驱动晶体管电路)通过限流电阻R1与电容C1组成的串联电路一端相连接，第二单向晶闸管SCR2控制极通过第二电子开关OPT2(为一光电耦合器驱动晶体管电路)与串联电路的另一端相连接，第一电子开关OPT1、第二电子开关OPT2的电压输入端分别连接有第一限压器件Z1(稳压二极管)、第二限压器件Z2(稳压二极管)，第一限压器件Z1的阴极与第一电子开关OPT1的电压输入端连接，第一限压器件Z1的阳极与第一单向晶闸管SCR1的阴极连接，第二限压器件Z2的阴极与第二电子开关OPT2的电压输入端连接，第二限压器件Z2的阳极与第二单向晶闸管SCR2的阴极连接，限流电阻R1用于限制通过电容C1瞬间过大电流，减少瞬间电流对第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸管SCR2、第一电子开关OPT1、第二电子开关OPT2的冲击影响，第一电子开关OPT1、第二电子开关OPT2与控制电路(A)连接。

控制电路(A)：J3端口用于输入工作电源；连接的可调电阻RV，作为过载电流保护输入元件；连接的LED显示器件，用于状态显示；电流传感器CT1的输出信号连接至控制电路(A)，J4端口为保护输出端口，控制电路(A)通过第一电子开关OPT1、第二电子开关OPT2与第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2的驱动回路连接。(注：图4的控制电路(A)的内部电路，可以采用图2控制电路(A)内置微控制器的电路。)

工作过程：按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，控制电路(A)得电，在机械开关SW1断开的情况下，只要机械开关SW1出现闭合情况时，电流传感器CT1的输出信号提供给控制电路(A)，控制电路(A)给出电子开关OPT1、OPT2控制信号，用于克服机械开关SW1闭合前第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2提前导通，在机械开关SW1闭合的瞬间或出现弹跳，将在第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2两端会产生很高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，根据当前驱动电流的方向相对应的第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2触发导通，实现机械开关SW1闭合弹跳灭弧的目的；机械开关SW1分断过程，在机械开关SW1分断的瞬间，第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2两端会产生较高的电压上升速率，电容C1会通过较高的驱动电流，第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2根据当时相对应的电流方向触发导通，电流通过相对应的第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2旁路，实现对机械开关SW1分断灭弧的目的，控制电路(A)无电流传感器CT1传递的电流信号输入时，即检测到机械开关SW1断开，控制电路(A)关闭电子开关OPT1、0PT2控制信号，在机械开关SW1闭合状态下，如检测到通过机械开关SW1电流超过设定的保护电流时，控制电路(A)连接的J4端口输出一控制信号，用于使得机械开关SW1断开或驱动其他保护开关动作，如检测到通过机械开关SW1电流超过第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2的保护电流时，关闭晶闸管SCR1、SCR2导通控制信号，用于保护第一单向晶闸管SCR1、第二单向晶闸SCR2不被过载损坏，注：在机械开关SW1闭合状态下，使得显示器件LED常亮，在机械开关SW1断开状态下，使得显示器件LED低频闪亮，故障情况下显示器件LED高频闪亮。

在实施例之二、三和四中的本发明电流监控式灭弧装置具有以下优点：

1.电容C1、电阻R1组成的串联电路在灭弧时对晶闸管(晶闸管为单向晶闸管或双向晶闸管)传递驱动信号，该串联电路通过限压器件(如实施例二和四)或电子开关(如实施例三)并联在晶闸管的主回路的输入输出两端，在晶闸管截止状态下，还可以起吸收瞬间过电压作用，保护晶闸管，无需另加阻容吸收电路，简化了电路。

2.由于在工频条件下通过电容C1的工频电流较小，采用限压器件(见图2、图4)或电子开关(见图3)对通过电容C1的工频电流进行旁路，这样大大减轻了对电子开关的耐压要求和降低了电子开关两端的dv/dt，电子开关的额定耐压值可选用小于机械开关两端的工作电压，降低了电子开关的成本和提高了电子开关的可靠性。

3.在机械开关闭合弹跳或分断时，电容C1两端会产生较高dv/dt，电容在其两端出现高的电压上升速率时会产生大的电流通过，设计电容容值可以很小，在机械开关常开的状态小通过电容的电流小于晶闸管的触发电流。

以上实施例中，通过电流传感器CT1对通过机械开关SW1的电流进行检测，实时的了解电流的变化情况，在机械开关SW1的电流超过控制电路(A)预设的过载保护电流时，输出一控制信号，有利于对负载和电网供电电路进行有效保护；当通过机械开关SW1的电流超过控制电路(A)预设的功率半导体器件保护电流时关闭功率半导体器件导通控制信号，有利于在机械开关SW1输出端负载短路等情况下造成很大过流时，防止超出功率半导体器件极限过电流时，保护功率半导体器件不被损坏。

如图5所示，本发明的实施例之五，其包括与机械开关SW1连接的功率半导体器件Q1(为一场效应管)，机械开关SW1连接有电流传感器CT1(图5为一电流互感器，CT1为穿心连接，也可以串联连接，工作原理相同)，电流传感器CT1用于检测通过机械开关SW1的电流；电流传感器CT1的输出端和功率半导体器件Q1的控制端与控制电路(A)连接，与本装置连接的机械开关为SW1所需灭弧的机械开关，J1、J2端为功率半导体器件Q1与机械开关SW1连接的共同输入输出端点，其中J1端为正电输入端、J2端为输出端，J3端为控制电路(A)的输入电源端，控制电路(A)连接有显示器件LED。

工作过程：按本装置用于机械开关SW1灭弧为例，控制电路(A)得电，机械开关SW1闭合，机械开关SW1有电流通过时，电流传感器CT1输出一脉冲信号，控制电路(A)提供功率半导体器件Q1导通控制信号，当机械开关SW1出现弹跳时，电流通过功率半导体器件Q1旁路，实现闭合弹跳灭弧的目的，在机械开关SW1闭合状态下，控制电路(A)保持提供功率半导体器件Q1导通控制信号，由于功率半导体器件Q1两端电压小于功率半导体器件Q1导通电压，功率半导体器件Q1无导通电流；机械开关SW1分断过程中，在机械开关SW1分断瞬间电流通过功率半导体器件Q1旁路，机械开关SW1无电流通过，由于通过电流传感器CT1的电流发生了突变，电流传感器CT1感应输出一脉冲信号，控制电路(A)关闭功率半导体器件Q1导通控制信号，功率半导体器件Q1截止，实现分断灭弧的目的。

此实施例五中，功率半导体器件Q1采用场效应管，实际应用中也可以采用三极管、IGBT等全控型半导体器件，在投切带感性的负载时，可以在功率半导体器件Q1反方向并联二极管保护功率半导体器件或选用内置有二极管的功率半导体器件，在此实施例中电流传感器CT1采用普通电流互感器检测直流电流的闭合和分断，具有成本低、体积小的优点。

以上实施例为方便理解本发明的技术方案仅采用了单极机械开关的灭弧进行描述，在多极开关的应用时，只要增加功率半导体器件等相应部件的路数即可，工作原理相同。

以上实施例电流传感器用于检测机械开关闭合，控制电路在检测到机械开关闭合时，控制功率半导体器件导通，用于机械开关闭合弹跳灭弧，大大减少功率半导体器件用于机械开关闭合灭弧的导通时间，克服了功率半导体器件在机械开关闭合提前导通，避免接通瞬间负载的大电流对功率半导体器件造成的冲击，大大提升了功率半导体器件的可靠性。

Claims (17)

1.一种电流监控式电子灭弧装置，其包括与机械开关连接的功率半导体器件，其特征是：

至少一电流传感器与所述机械开关连接，所述电流传感器检测通过所述机械开关的电流，用于检测所述机械开关断开；

所述电流传感器的输出端和所述功率半导体器件的控制端与控制电路连接；

所述控制电路在检测到所述机械开关断开时，控制所述功率半导体器件关断。

2.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电流传感器用于检测所述机械开关闭合；

所述控制电路在检测到所述机械开关闭合时，控制所述功率半导体器件导通。

3.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电流传感器用于检测所述机械开关闭合；

所述控制电路在检测到所述机械开关闭合时，控制所述功率半导体器件导通，用于所述机械开关闭合弹跳灭弧。

4.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述控制电路内置有微控制器，所述电流传感器的输出信号传递至所述微控制器，所述微控制器至少有一输出信号传递至所述功率半导体器件的控制端。

5.根据权利要求4所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述微控制器连接有用于过载保护电流设置的输入元件。

6.根据权利要求4所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述微控制器连接有显示器件。

7.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：驱动所述功率半导体器件导通的驱动信号由所述功率半导体器件的主回路通过电容、电阻连接至所述功率半导体器件的控制极，所述的驱动信号的回路中连接至少一电子开关，所述电子开关的控制端与所述控制电路连接。

8.根据权利要求7所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电子开关为光电耦合器或光电耦合器驱动晶体管电路。

9.根据权利要求7所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电容与所述电阻组成串联电路，所述驱动信号由所述功率半导体器件的主回路通过所述串联电路、再经所述电子开关连接到所述功率半导体器件的控制极，所述电子开关至少连接一限压器件，用于保护所述电子开关。

10.根据权利要求7所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电容与所述电阻组成串联电路，所述串联电路通过所述电子开关或限压器件并联在所述功率半导体器件的主回路的输入输出端。

11.根据权利要求7所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述功率半导体器件为单向晶闸管，包括第一单向晶闸管、第二单向晶闸管，所述第一单向晶闸管与所述第二单向晶闸管反向并联；所述电子开关包括第一电子开关、第二电子开关；所述电容与所述电阻组成串联电路，所述第一单向晶闸管的控制极通过所述第一电子开关与所述串联电路一端相连接，所述第二单向晶闸管的控制极通过所述第二电子开关与所述串联电路另一端相连接，所述第一电子开关和所述第二电子开关分别连接有第一限压器件、第二限压器件。

12.根据权利要求11所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述第一限压器件和所述第二限压器件为稳压二极管、稳压二极管等效器件；所述第一限压器件的阴极与所述第一电子开关的电压输入端连接，所述第一限压器件的阳极与所述第一单向晶闸管的阴极连接；所述第二限压器件的阴极与所述第二电子开关的电压输入端连接，所述第二限压器件的阳极与所述第二单向晶闸管的阴极连接。

13.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述电流传感器为电流互感器。

14.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：当所述电流超过所述功率半导体器件保护电流时，所述控制电路关闭所述功率半导体器件导通控制信号，用于保护所述功率半导体器件。

15.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述控制电路连接有用于保护的输出端口，所述输出端口在所述机械开关通过电流超过过载保护电流时，输出一控制信号。

16.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述功率半导体器件为全控型半导体器件或半控型半导体器件，所述半控型半导体器件为晶闸管。

17.根据权利要求1所述的电流监控式电子灭弧装置，其特征是：所述功率半导体器件的导通电流不经过所述电流传感器。