CN211744044U - 一种交流切换开关sts的继电器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流切换开关STS的继电器控制电路，A路输入端经过A路前继电器、A路后继电器后连接输出端，B路输入端经过B路前继电器及B路后继电器后连接输出端，A路后继电器和B路后继电器均与对应的可控硅SCR并联；可控硅SCR与可控硅驱动电路连接，输入端的输入异常检测电路、可控硅驱动电路与控制电路连接。本实用新型保证了继电器切换过程中的安全性，增加了继电器的使用寿命，并且可以将切换时间控制在10ms以内，达到了供电系统不断电的要求。

Description

一种交流切换开关STS的继电器控制电路

技术领域

本实用新型涉及交流控制电路技术领域，具体的说是涉及一种交流切换开关STS的继电器控制电路。

背景技术

在交流系统配电柜中，为了保证主路和备用路在出现异常时可以切换到另一路并保证供电不断电，需要在现有的交流切换开关中，通过检测主路和备用路电压状态进行自由切换。但是由于执行切换的过程中，继电器存在延时现象，因此，虽然增加了继电器加速电路，继电器的开或关的延时时间依然有4ms。

为了保证安全的从一路供电切换到另一路供电，需要继电器在安全的断开后才允许执行另一路的吸合动作，这样切换导致的掉电时间会大于10ms以上。对于负载而言，可以接受不超过10ms的掉电时间，大于10ms的输入掉电有可能会造成负载端也产生掉电现象。并且，如果负载电流较大的时候，继电器开关也有可能造成继电器打火的现象，这也是不安全的。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种交流切换开关STS的继电器控制电路。

本实用新型技术方案如下所述：

一种交流切换开关STS的继电器控制电路，包括A路输入端、B路输入端以及输出端，所述A路输入端经过A路继电器后连接所述输出端，所述B路输入端经过B路继电器后连接所述输出端，其特征在于，

所述A路继电器包括串联的A路前继电器和A路后继电器，所述A路后继电器与A路可控硅SCR并联，所述B路继电器包括串联的B路前继电器和B路后继电器，所述B路后继电器与B路可控硅SCR并联；

所述A路前继电器和所述A路后继电器之间的线路、所述B路前继电器和所述B路后继电器之间的线路均与输入异常检测电路连接；

所述A路可控硅SCR和所述B路可控硅SCR均分别与可控硅驱动电路连接，所述输入异常检测电路、可控硅驱动电路均与控制电路连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述A路继电器和所述B路继电器均与加速断开电路连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述A路可控硅SCR、所述B路可控硅SCR均为双向可控硅。

进一步的，所述双向可控硅包括两个反向并联的可控硅，每个可控硅的控制极均分布于所述可控硅驱动电路连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述输入异常检测电路、所述可控硅驱动电路以及所述控制电路均集成于控制板上。

进一步的，所述输出端并联有输出电压/电流检测电路，所述输出电压/电流检测电路与所述控制电路连接，且所述输出电压/电流检测电路集成于所述控制板上。

进一步的，所述控制板上设有RJ45通信接口、RS232、USB通信接口以及干接点信号接口。

进一步的，所述控制板上设有指示灯控制接口，所述指示灯控制接口输出的控制线路与指示灯连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述A路前继电器包括第一A路前继电器和第二A路前继电器，所述A路后继电器包括第一A路后继电器和第二A路后继电器；所述第一A路前继电器和所述第一A路后继电器设于所述A路输入端的火线上，所述第二A路前继电器和所述第二A路后继电器设于所述A路输入端的零线上。

进一步的，所述A路可控硅SCR包括第一A路可控硅SCR和第二A路可控硅SCR，所述第一A路可控硅SCR与所述第一A路后继电器并联，所述第二A路可控硅SCR与所述第二A 路后继电器并联。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述B路前继电器包括第一B路前继电器和第二B路前继电器，所述B路后继电器包括第一B路后继电器和第二B路后继电器；所述第一B路前继电器和所述第一B路后继电器设于所述B路输入端的火线上，所述第二B路前继电器和所述第二B路后继电器设于所述B路输入端的零线上。

进一步的，所述B路可控硅SCR包括第一B路可控硅SCR和第二B路可控硅SCR，所述第一B路可控硅SCR与所述第一B路后继电器并联，所述第二B路可控硅SCR与所述第二B 路后继电器并联。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述A路输入端的火线和所述B路输入端的火线上均设有保险丝。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型通过在A路后继电器和B路后继电器上并联对应的可控硅SCR，使得继电器在可控硅SCR的保护下进行操作，保护力继电器的安全性，增加了继电器的使用寿命；同时通过对可控硅SCR及各个继电器的闭合、断开操控，保证在输入线路发生异常时，切换的掉电时间小于10ms，大大的增加了系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电压异常时的控制时序图。

图3为本实用新型掉电异常时的控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

如图1所示，一种交流切换开关STS的继电器控制电路，包括A路输入端、B路输入端以及输出端，A路输入端经过A路继电器后连接输出端，B路输入端经过B路继电器后连接输出端。优选的，A路继电器和B路继电器均与加速断开电路连接，充分减少A路继电器和B 路继电器开或关的延时时间。

在A线路中：A路继电器包括串联的A路前继电器和A路后继电器，A路后继电器与A路可控硅SCR并联，通过A路可控硅SCR对A路后继电器的通断过程进行保护；A路前继电器和A路后继电器之间的线路与输入异常检测电路连接，通过输入异常检测电路对A路线路的异常情况进行监测。

A路前继电器包括第一A路前继电器和第二A路前继电器，A路后继电器包括第一A路后继电器和第二A路后继电器；第一A路前继电器和第一A路后继电器设于A路输入端的火线上，第二A路前继电器和第二A路后继电器设于A路输入端的零线上。

在B线路中：B路继电器包括串联的B路前继电器和B路后继电器，B路后继电器与B路可控硅SCR并联，通过B路可控硅SCR对B路后继电器的通断过程进行保护；B路前继电器和B路后继电器之间的线路与输入异常检测电路连接，通过输入异常检测电路对B路线路的异常情况进行监测。

B路前继电器包括第一B路前继电器和第二B路前继电器，B路后继电器包括第一B路后继电器和第二B路后继电器；第一B路前继电器和第一B路后继电器设于B路输入端的火线上，第二B路前继电器和第二B路后继电器设于B路输入端的零线上。

在本实施例中，A路可控硅SCR、B路可控硅SCR均为双向可控硅。具体的，双向可控硅包括两个反向并联的可控硅，每个可控硅的控制极G均分别于可控硅驱动电路连接。具体的： A路可控硅SCR包括第一A路可控硅SCR和第二A路可控硅SCR，第一A路可控硅SCR与第一A路后继电器并联，第二A路可控硅SCR与第二A路后继电器并联；B路可控硅SCR包括第一 B路可控硅SCR和第二B路可控硅SCR，第一B路可控硅SCR与第一B路后继电器并联，第二 B路可控硅SCR与第二B路后继电器并联。

A路可控硅SCR和B路可控硅SCR均分别与可控硅驱动电路连接，输入异常检测电路、可控硅驱动电路均与控制电路连接。控制电路对输入异常检测电路、可控硅驱动电路进行监测和控制，进而实现各个继电器和可控硅SCR的控制，智能化程度更高。

优选的，输出端并联有输出电压/电流检测电路，输出电压/电流检测电路与控制电路连接，通过输出电压/电流检测电路对输出端的电压/电流进行检测，避免出现电压/电流异常。在A路输入端的火线上设有A路保险丝F1，在B路输入端的火线上设有B路保险丝F2。

在本实施例中，输入异常检测电路、可控硅驱动电路、输出电压/电流检测电路以及控制电路均集成于控制板上。控制板上设有RJ45通信接口、RS232、USB通信接口以及干接点信号接口；控制板上设有指示灯控制接口，指示灯控制接口输出的控制线路与指示灯连接。

如图2、图3所示，本实用新型的实现原理为：基于上述的交流切换开关STS的继电器控制电路，首先输入异常检测电路检测A路输入端的异常后，断开A路前继电器、A路后继电器及A路可控硅SCR；同时闭合B路后继电器和B路可控硅SCR。

实施例一：电压异常

在图2中，当输入异常检测电路检测A路输入端为电压异常时，检测A路电压的相位：

(1)在A路输入端电压处于30°时，断开A路后继电器的同时吸合A路可控硅SCR，A路线路执行A路后继电器断开的动作。

由于此时吸合了A路可控硅SCR，因此A路后继电器可以在A路可控硅SCR的保护下执行断开操作。

(2)在A路输入端电压处理135°时，断开A路可控硅SCR，A路的输出开始断电。

A路可控硅SCR从吸合到断开维持的时间为(135°-30°)/360°×T＝5.83ms，由于A路的各个继电器采用了加速断开电路，它的安全断开时间为3.2ms，因此A路后继电器可以在A路可控硅SCR闭合的时间段内安全的断开。

(3)在A路输入端电压处于220°时，断开A路前继电器。

感性负载情况电流滞后电压90°相位，并且A路后继电器已经安全断开并不需要辅助SCR 协助断开，因此A路前继电器不需要并联可控硅SCR。

从135°到220°所经过的相位是220°-135°＝85°，所经过的时间为(220°-135°) /360°×T＝4.7ms。因此，即便是感性负载，A路前继电器也可以在接近0电流的情况下执行断开操作，这也是安全的。

(4)延时(优选为4ms)后，同时吸合B路后继电器和B路可控硅SCR，并且B路可控硅SCR的吸合时间维持9ms，保证了B路继电器在吸合的过程中是安全的。

在本实施例中，由A路切换到B路工作，因此在B路前继电器检测到B路RMS正常后即吸合，进而切换到B路工作状态；另外，在本实施例中B路可控硅SCR的吸合时间维持9ms 后断开，可以保证B路后继电器在吸合的时候B路可控硅SCR处于导通保护的状态,此时B路继电器的吸合时间约为4ms。

(5)B路输出开始通电。

由于吸合B路可控硅SCR后输出电压立即建立，因此50HZ情况下，在整个切换过程中的掉电时间为4ms+/(220°-135°)360°×T＝8.7ms。同理，45HZ情况下的掉电时间为9.2ms。

开始进行切换时，A路可控硅SCR和A路后继电器在30°开始动作原因为：(1)A路可控硅SCR和A路后继电器在30°吸合、135°断开，A路可控硅SCR吸合时间为5.8ms(50HZ 情况下),在A路可控硅SCR吸合的时间段内,A路后继电器在A路可控硅SCR吸合的保护下可以安全断开；(2)在存在感性负载的情况下，电流会滞后90°，因此，当处于感性负载的情况下，于220°断开A路可控硅SCR，电流滞后90°小时，可以保证A路前继电器在电流的0点安全断开；(3)可控硅SCR的断开是随着电流达到过0点才彻底断开，因此，选定30°的相位开始执行后续切换逻辑，30°到135°的计时为5.8ms(50HZ情况下)，而继电器的断开时间约为3ms,这样继电器会在可控硅SCR已吸合的状态下执行断开操作，达到135°的时候断开可控硅SCR，电压(电流)处于下降阶段，180°时电流为0，此时SCR彻底断开；(4) 同时避免其他任意相位进行切换。

这样可以保证整个切换时间在10ms之内，负载不会因此产生掉电现象，并且在整个切换的过程中所有的继电器动作都是安全的。

实施例二：掉电异常

在图3中，当输入异常检测电路检测A路输入端为掉电异常时，输入异常检测电路检测 A路输入掉电的时间不大于1.7ms。并且掉电后无法检测电压的相位状态，并且A路当前已无电压输入，因此A路可控硅SCR在掉电的时候无需参与到A路后继电器的协助断开操作，直接跳转到B路工作。整个过程为：检测到A路输入端掉电后立即切断A路前继电器、A路后继电器以及A路可控硅SCR；延时(优选为5ms)后，执行切换到B路(由于B路吸合逻辑与电压异常的吸合逻辑相同，因此此步骤即可切换至电压异常的切换步骤(4)-(5))。

整个过程中，输出掉电的时间为1.7ms+5ms＝6.7ms，亦满足A路掉电整个负载也不会因此而掉电。

本实用新型增加了辅助SCR执行协助继电器控制开或关，并精确的控制各个继电器和SCR 的执行时序，保证了继电器的安全操作，并且也保证了整个切换时间满足输出负载不掉电，大大的增加了系统的稳定性和可靠性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种交流切换开关STS的继电器控制电路，包括A路输入端、B路输入端以及输出端，所述A路输入端经过A路继电器后连接所述输出端，所述B路输入端经过B路继电器后连接所述输出端，其特征在于，

所述A路继电器包括串联的A路前继电器和A路后继电器，所述A路后继电器与A路可控硅SCR并联，所述B路继电器包括串联的B路前继电器和B路后继电器，所述B路后继电器与B路可控硅SCR并联；

所述A路前继电器和所述A路后继电器之间的线路、所述B路前继电器和所述B路后继电器之间的线路均与输入异常检测电路连接；

所述A路可控硅SCR和B路可控硅SCR均分别与可控硅驱动电路连接，所述输入异常检测电路、可控硅驱动电路均与控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述A路继电器和所述B路继电器均与加速断开电路连接。

3.根据权利要求1所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述A路可控硅SCR、所述B路可控硅SCR均为双向可控硅。

4.根据权利要求3所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述双向可控硅包括两个反向并联的可控硅，每个可控硅的控制极均分布于所述可控硅驱动电路连接。

5.根据权利要求1所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述输入异常检测电路、所述可控硅驱动电路以及所述控制电路均集成于控制板上。

6.根据权利要求5所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述输出端并联有输出电压/电流检测电路，所述输出电压/电流检测电路与所述控制电路连接，且所述输出电压/电流检测电路集成于所述控制板上。

7.根据权利要求5所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述控制板上设有RJ45通信接口、RS232、USB通信接口以及干接点信号接口。

8.根据权利要求5所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述控制板上设有指示灯控制接口，所述指示灯控制接口输出的控制线路与指示灯连接。

9.根据权利要求1所述的交流切换开关STS的继电器控制电路，其特征在于，所述A路输入端的火线和所述B路输入端的火线上均设有保险丝。

Images