二极管触点保护复合开关的控制电路及继电器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种二极管触点保护复合开关及具体的实现方法，二极管和辅助继电器触点串联组成主触点保护电路并联在开关主触点的两端，辅助继电器的电流容量是主继电器触点电流容量的1/10到1/1000，主继电器驱动电流按照一定规律变化，以缩短继电器的行程时间。本发明专利技术还提供一种缩短继电器行程时间的控制电路和控制方法：通过继电器线圈的电流由继电器控制电路的单片机输出的PWM波形控制，使用本发明专利技术提供的继电器控制方法，可以在保证继电器寿命的前提下大大缩短继电器闭合/断开时的行程时间。二极管触点保护复合开关是一种电流过零通/断的开关，并可以容易的实现过流、过压保护和远程操控的功能，实现真正智能开关，这将是交流电源开关的一场革命。

【技术实现步骤摘要】
二极管触点保护复合开关的控制电路及继电器的控制方法
本专利技术涉及一种交流电继电器开关，特别是一种利用二极管和机械触点开关串联实现交流开关触点在闭合或断开时不产生电弧的继电器开关和继电器驱动电路及控制方法，国际分类号为H01H9/54、H01H9/56。
技术介绍
理想的交流电继电器开关是在电流过零点的瞬间完成触点的闭合或断开，但由于机械触点的运动过程需要时间，所以机械触点开关从原理上就无法实现过零通/断，在高压和大电流的场合，尤其是切换电感和电容负载时打火和拉弧的现象更是尤为严重，不仅会造成开关触点的寿命缩短，还有可能产生对电网有害的浪涌电流或浪涌电压。由于交流继电器开关无法实现电流过零通/断，所以从交流开关应用之日开始，工程师们就一直在寻找解决开关触点灭弧的办法。可控硅的出现提供了一种实现在电流零点完成闭合或断开的交流电子开关，但由于可控硅的功耗和成本问题，可控硅交流开关无法成为实用、可靠的开关。同时也有许多人在研究低功耗、低成本的可控硅和继电器触点并联的复合开关，但由于可控硅在dv/dt很高时容易误导通和di/dt很高时不易关断的缺点，所以可控硅复合开关一直没有得到实际的应用。美国专利US3223888，US3284684和中国专利申请01111050.3公开了一种用二极管保护继电器主触点的方法，这是一种开关断开后有机械断点的开关，二极管在主开关触点闭合或断开的瞬间保证主开关的触点只承受二极管的正向电压，但这些专利公开的电路对辅助继电器和主继电器触点行程时间(触点从开始动作到动作完全停止的时间)有严格的要求：对于电阻和电感负载开关触点必须在二分之一交流电周期内完成闭合或断开的过程，而对于电容负载，则要求继电器触点的行程时间小于四分之一交流电周期，也就是说50Hz交流电，对于电阻、电感负载触点的行程时间要小于10mS，对于电容负载触点行程时间要小于5mS，而60Hz的交流电则要求触点动作的时间更短，一般开关继电器触点的行程时间无法达到这个水平，并且随着继电器使用时间的增加，触点的行程时间会变化并延长，现有的继电器无法满足上述专利所提及的用二极管和辅助继电器触点串联实现开关触点保护的要求，所以上述专利中并未提及使用什么样的继电器实现触点的保护功能，这也是这种二极管触点保护开关的电路提出超过半个世纪了而一直没有实用的原因。交流开关继电器的触点闭合时触点会发生抖动打火，触点断开时会发生拉弧，在交流电过零时电弧将熄灭，触点的动作速度必须要保证电弧熄灭后不会重燃，所以交流开关继电器触点的行程时间必须要足够的短。继电器触点闭合时会产生抖动，为了减小触点的抖动次数，一般在继电器的机械系统中增加阻尼。为了缩短继电器触点的行程时间，不外乎就是提高继电器线圈的驱动电流和减小机械系统的阻尼，而提高线圈的驱动电流和减小阻尼又会增加触点闭合时的抖动而影响触点闭合时的性能并减少继电器的机械寿命，所以交流开关继电器很难在保证机械寿命的前提下提高触点的动作速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于实现二极管触点保护复合开关的方法，主要是一种提高继电器触点动作速度、减小行程时间的控制电路及控制方法，这是一种可以使继电器触点的行程时间缩短2倍以上的控制电路和控制方法，特别提出一种磁保持继电器的控制电路和控制方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种二极管触点保护复合开关包括主继电器触点保护电路、主继电器触点和继电器控制电路，所述的主继电器触点保护电路由辅助继电器触点K1与二极管D串联组成且两端与主继电器触点K并联；辅助继电器触点K1的电流容量是主继电器触点K的电流容量是1/10到1/1000；主继电器闭合/断开时，通过继电器线圈的电流按照一定规律变化以缩短触点的行程时间。进一步的，所述二极管触点保护复合开关的继电器控制电路采用电容降压整流电路供电。进一步的，所述二极管触点保护复合开关可以使用多个辅助继电器触点串联解决单个继电器触点耐压不够的问题，可以使用多个主继电器触点并联的办法解决单只继电器触点电流容量不够的问题。进一步的，所述的继电器驱动电路由单片机、辅助继电器驱动电路和主继电器驱动电路组成，主继电器驱动线圈L两端并联电容器C，驱动线圈L接在四支三极管T3、T4、T5、T6组成的H桥的输出端1和输出端2之间，单片机的两个输出端3和4通过三极管T1和T2组成的反相器控制H桥的输出电压脉冲宽度和脉冲的极性，主继电器触点动作时继电器控制电路提供给继电器驱动线圈L的电压为PWM脉冲，通过驱动线圈L的电流是变化的。优选的，所述的二极管触点保护复合开关的辅助继电器驱动线圈L1通过三极管T11与电容器C6连接，辅助继电器触点动作时单片机控制三极管T11导通，电容器C6通过三极管T11对驱动线圈放电，通过驱动线圈L1的电流按对数关系下降，继电器触点动作停止后单片机关断三极管T11并打开三极管T10开始对电容器C6充电。优选的，所述二极管触点保护复合开关的辅助继电器和主继电器使用磁保持继电器。优选的，所述二极管触点保护复合开关的继电器控制电路包含电流测量电路和电压测量电路。所述的继电器控制方法，包括以下的步骤：步骤1)、继电器闭合时继电器控制电路提供给继电器驱动线圈的电流为初始值是额定工作电流2-20倍的变化电流，继电器的动触点将快速的向定触点移动，之后通过继电器线圈电流不断减小直到为零，动触点与定触点接触后线圈驱动电流恢复到继电器的吸合保持电流；步骤2)、继电器断开时继电器控制电路提供给继电器驱动线圈电流为初始值是额定工作电流2-20倍的变化电流，继电器的动触点将快速的向离开定触点方向移动，之后之后通过继电器线圈的电流不断减小，当动触点到触点的常开位置时驱动电流变为零；本专利技术的有益效果为：提高了继电器触点的动作速度，并减少了开关触点终止动作时受到的应力，不但可以减少触点的抖动，进一步减少继电器触点动作的时间，另外也可以大大延迟继电器的机械寿命。另外使用本专利技术提供的继电器控制电路和控制方法，可以保证辅助继电器和主继电器的触点可以在二极管触点保护电路要求的1/4交流电周期内闭合，从而实现了开关在电流过零点的闭合或断开，真正实现交流开关的电子灭弧，从而可以大大的延迟开关的电气寿命，附图说明下面根据附图对本专利技术做进一步详细说明。图1是本专利技术实施例所述的二极管触点保护开关原理图；图2是本专利技术实施例所述的继电器控制电路原理图一；图3是本专利技术实施例所述的继电器控制电路原理图一控制继电器动作行程和直流控制继电器动作行程对比图；图4是本专利技术实施例所述的继电器控制电路原理图二。图5是本专利技术实施例所述的继电器控制电路原理图二控制继电器动作行程和直流控制继电器动作行程对比图；图6是本专利技术实施例所述的二极管触点保护的复合开关电路原理图。具体实施方式如图1所示，本专利技术实施例所述的一种二极管触点保护的复合开关的原理图，包括主继电器触点K，触点保护二极管D、辅助继电器触点K1和继电器控制电路组成，所述的主继电器触点保护电路由辅助继电器触点K1与二极管D串联组成且两端与主继电器触点K并联。辅助继电器触点K1在主开关触点K闭合或断开的瞬间要承受主触点的全部电流，一般的在考虑辅助继电器电流容量时，都会选择和主继电器同样电流容量。继电器的触点电流容量越大则触点的行程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二极管触点保护复合开关包括主继电器触点保护电路、主继电器触点和继电器控制电路组成，所述的主继电器触点保护电路由辅助继电器触点K1与二极管D串联组成且两端与主继电器触点K并联；辅助继电器触点K1的电流容量是主继电器触点K的电流容量是1／10到1／1000；主继电器闭合／断开时，通过继电器线圈的电流按照一定规律变化以缩短触点的行程时间。

【技术特征摘要】
1.一种二极管触点保护复合开关，包括主继电器触点保护电路、主继电器触点和继电器控制电路，所述的主继电器触点保护电路由辅助继电器触点K1与二极管D串联组成且两端与主继电器触点K并联；辅助继电器触点K1的电流容量是主继电器触点K的电流容量是1/10到1/1000；主继电器闭合/断开时，通过主继电器驱动线圈L的电流按照先大后小规律变化以缩短主继电器触点的行程时间。2.根据权利要求1所述的二极管触点保护复合开关，其特征在于：所述继电器控制电路采用电容降压整流电源供电。3.根据权利要求1所述的二极管触点保护复合开关，其特征在于：所述辅助继电器触点由两个以上辅助继电器触点并联。4.根据权利要求1所述的二极管触点保护复合开关，其特征在于：所述主继电器触点由两个以上主继电器触点并联。5.根据权利要求1所述的二极管触点保护复合开关，其特征在于：所述的继电器控制电路由单片机、辅助继电器驱动电路和主继电器驱动电路组成，主继电器驱动线圈L两端并联电容器C，主继电器驱动线圈L接在四支三极管T3、T4、T5、T6组成的H桥的输出端1和输出端2之间，单片机的两个输出端3和4通过三极管T1和T2组成的反相器控制H桥的输出电压脉冲宽度和脉冲的极性，主继电器触点动作时继电器控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，
申请(专利权)人：王海，
类型：发明
国别省市：北京;11