CN113366595B - 灭弧功率器件驱动装置 - Google Patents

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Abstract

灭弧功率器件驱动装置是一种适合于电子灭弧装置中使用驱动功率器件的灭弧功率器件驱动装置，所需驱动的功率器件(SCR1)与所需灭弧机械开关(K1)并联，其包括一电压检测开关(A)、一电容(C1)，电压检测开关(A)用于检测功率器件(SCR1)两端的电压，在机械开关(K1)分断的工作过程中，电容(C1)通过电压检测开关(A)驱动功率器件(SCR1)导通，电压检测开关(A)在功率器件(SCR1)正向电压的条件下为导通阈值大于功率器件(SCR1)的通态电压的全控型开关；电压检测开关(A)在功率器件(SCR1)反向电压的条件下为半控型开关。具有抗干扰强、稳定性好及功率器件导通时间短的优点。

Description

灭弧功率器件驱动装置
技术领域
本发明灭弧功率器件驱动装置特别是一种适合于在机械开关的电子灭弧装置中使用的驱动功率器件的驱动装置。
背景技术
目前在电控***，当继电器等机械开关对负载进行分断控制时，其分断电弧大，存在机械开关的电寿命很短的缺点，为此也出现了利用晶闸管与机械开关并联的电子灭弧装置，如专利号为201710029448.X，名称为“灭弧功率器件驱动装置及灭弧装置”，专利所揭示的第一电压检测开关采用半控型开关或导通阈值小于功率器件的通态电压的全控型开关。
其存在以下缺点：
1、当第一电压检测开关采用半控型开关时，在机械开关线圈断电机械触点没开始分离时受到干扰，或机械开关分断出现跳动(如手动机械开关、三相开关容易出现分断弹跳)，电容容易提前放完电，灭弧不稳定，容易造成灭弧失败。
2、当第一电压检测开关采用导通阈值小于功率器件的通态电压的全控型开关时，第一电压检测开关灵敏度高，也很容易受到干扰，或机械开关分断出现跳动，电容容易提前放完电，灭弧不稳定，容易造成灭弧失败。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术所述的技术方案的不足之处提供一种抗干扰强、稳定性好且能实现功率器件导通时间短的灭弧功率器件驱动装置。
实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的：
一种灭弧功率器件驱动装置，所需驱动的功率器件与所需灭弧机械开关并联，其包括一电压检测开关、一电容，电压检测开关用于检测功率器件两端的电压，在机械开关分断的工作过程中，电容通过电压检测开关驱动功率器件导通，所述电压检测开关在所述功率器件正向电压的条件下为导通阈值大于所述功率器件的通态电压的全控型开关；所述电压检测开关在所述功率器件反向电压的条件下为半控型开关。
工作原理：如图1所示，在机械开关K1分断的工作过程中，电压检测开关A在功率器件SCR1两端的电压大于其导通电压(约1至2伏特之间)时导通，电容C1通过电压检测开关A驱动功率器件SCR1导通，如在机械开关K1出现弹跳闭合时，电压检测开关A截止，当机械开关K1再次断开时，电压检测开关A再次导通，达到对机械开关K1分断灭弧的目的；当电压检测开关A在功率器件SCR1两端的电压为反向电压时导通，电容C1通过电压检测开关A快速泄荷，防止电容C1在下一个工作周期再次驱动功率器件SCR1导通。
本发明设计合理，本发明具有抗干扰强、稳定性好且实现功率器件导通时间短的优点。
附图说明
图1是本发明灭弧功率器件驱动装置电路原理图。
图2是本发明灭弧功率器件驱动装置实施例一电路原理图。
图3是本发明灭弧功率器件驱动装置之电压检测电路原理图。
具体实施方式
本发明灭弧功率器件驱动装置的实施例一，如图2所示：
所需驱动的功率器件SCR1(半控型器件，单向晶闸管)与所需灭弧的机械开关K1并联，其包括电压检测开关A、电容C1，电压检测开关A用于检测功率器件SCR1两端(阳极与触发极，或阳极与阴极)的电压，在机械开关K1分断的工作过程中，电压检测开关A在功率器件SCR1两端的电压大于功率器件SCR1的导通电压时导通，电容C1通过电压检测开关A驱动功率器件SCR1导通，达到对机械开关K1分断灭弧的目的。
电压检测开关A：如图3所示，由电阻(R2至R10)、半导体器件(包括晶体管、二极管)组成；为一全波电压检测开关；其在功率器件SCR1反向电压的条件下呈现为半控型开关；其在功率器件SCR1正向电压的条件下呈现为全控型开关；其采用一用于检测功率器件正向电压的全控型电压检测电路(开关)、一用于检测功率器件反向电压的半控型电压检测电路(开关)组成，晶体管Q1、晶体管Q2、二极管Z2组成全控型电压检测开关；晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、晶体管Q6组成半控型电压检测开关，晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、晶体管Q6连接成的电路为晶体管(Q3、Q4)驱动晶闸管等效电路(Q5、Q6)的电路，其中晶体管Q5(NPN型晶体管)、晶体管Q6(PNP型晶体管)连接成的晶闸管等效电路串联在功率器件TR1的驱动回路中，电压检测开关A的电路不限于图3电路，也可以采用其它电路实现。
在机械开关K1分断的工作过程中，功率器件SCR1正向电压时，且大于电压检测开关A导通阈值(至少要大于稳压器件Z1的稳压值，优选)，电容C1通过电压检测开关的晶体管Q1驱动功率器件SCR1导通(当机械开关K1出现弹跳闭合时Q1截止)，对机械开关K1分断灭弧，当功率器件SCR1处于反向电压时，电压检测开关A的晶体管Q5、晶体管Q6(晶体管Q5、晶体管Q6组成一晶闸管等效电路)对电容C1一次性放完电，避免功率器件SCR1下一个周波导通；当采用两个单向功率器件SCR1反向并联使用时，本发明功率器件驱动装置也需要两套(限流元件R2可以复用)，为确保机械开关K1分断过程中，两个单向功率器件SCR1仅其中之一导通，在功率器件SCR1正向电压的条件下电压检测开关A的导通阈值大于功率器件SCR1反向电压的条件下电压检测开关的导通阈值。
还包括一单向导通器件D1(二极管)、限流元件R1(电阻)，限流元件R1、单向导通器件D1、电容C1串联而成串联电路，串联电路的一端与供电电源连接，供电电源由功率器件SCR1所在电网非隔离提供，串联电路的另一端与功率器件SCR1的的阴极连接，电容C1通过电压检测开关(A)、功率器件SCR1的触发极、功率器件SCR1的的阴极形成驱动回路；还包括稳压器件Z1，稳压器件Z1通过单向导通器件D1与电容C1并联，或稳压器件Z1直接与电容C1并联，稳压器件Z1用于减低电压检测开关(A)耐压要求。功率器件SCR1采用单向晶闸管等半控型器件，具有成本低过载能力好的优点。
以上实施例，电压检测开关A的工作能量由电容C1提供，电压检测开关A的输入回路、电压检测开关A的输出回路、功率器件SCR1之间非绝缘(即不存在光电隔离、电磁隔离)，具有成本低的优点；电容C1可以连接一用于对电容C1充电的开关或限流元件。
电容C1容量要求低，当驱动几十安培的晶闸管采用1微法电容即可满足需求，可以采用无极性电容(陶瓷电容等)，方便采用150摄氏度以上塑封工艺，对以上实施例，封装为通用器件，方便推广和使用。
综上所述，本发明可以实现触点出现弹跳过程中，保证电容能提供足够驱动能量，在功率半导体在反向电压期间，电压检测开关为半控型开关实现对电容快速泄荷，防止下个周期功率器件再次被触发导通，减少功率器件导通时间，本发明具有抗干扰强、稳定性好且实现功率器件导通时间短的优点。

Claims (10)

1.一种灭弧功率器件驱动装置，所需驱动的功率器件与所需灭弧机械开关并联，其包括一电压检测开关、一电容，所述电压检测开关用于检测所述功率器件两端的电压，在所述机械开关分断的工作过程中，所述电容通过所述电压检测开关驱动所述功率器件导通，其特征是：所述电压检测开关在所述功率器件正向电压的条件下为导通阈值大于所述功率器件的通态电压的全控型开关；所述电压检测开关在所述功率器件反向电压的条件下为半控型开关。
2.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述电压检测开关的输入回路、所述电压检测开关的输出回路、所述功率器件之间非绝缘。
3.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述电压检测开关的工作能量由所述电容提供。
4.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述电压检测开关的正向导通阈值大于所述电压检测开关的反向导通阈值。
5.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述电压检测开关由电阻、半导体器件组成。
6.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：还包括一稳压器件，所述稳压器件与所述电容并联或所述稳压器件通过一单向导通器件与所述电容并联。
7.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述功率器件为半控型器件。
8.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述功率器件为单向晶闸管。
9.根据权利要求1所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：所述电容连接一用于对所述电容充电的开关或限流元件。
10.根据权利要求9所述的灭弧功率器件驱动装置，其特征是：还包括一单向导通器件，所述限流元件、所述单向导通器件、所述电容串联而成串联电路，所述串联电路的一端与供电电源连接，所述串联电路的另一端与所述功率器件的阴极连接，所述电容通过所述电压检测开关、所述功率器件的触发极、所述功率器件的阴极形成驱动回路。
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