高速电弧抑制器制造技术

一种高速电弧抑制器和方法，包括第一相特定的电弧抑制器和第二相特定的电弧抑制器，该第一相特定的电弧抑制器被配置成抑制正域中的电力接触器的触点上的电弧放电，该第二相特定的电弧抑制器被配置成抑制负域中的触点上的电弧放电。第一高速开关和第二高速开关被配置成启用和禁用第一相特定的电弧抑制器和第二相特定的电弧抑制器中的相关联的一个的操作。第一驱动器和第二驱动器被配置成驱动第一高速开关和第二高速开关。高速开关和第二高速开关。高速开关和第二高速开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速电弧抑制器
[0001]优先权
[0002]本申请要求于2019年1月29日提交的美国临时申请第62/798316号、于2019年1月29日提交的美国临时申请第62/798323号、以及于2019年1月29日提交的美国临时申请第62/798326号的优先权的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。


[0003]本申请总体上涉及高速电弧抑制器(arc suppressor)。

技术介绍

[0004]电流接触电弧放电可能对电接触表面(例如继电器和某些开关)具有有害影响。随着时间的推移电弧放电可能使接触表面劣化并最终破坏接触表面，并且可能导致过早的部件故障、较低的质量性能和相对频繁的预防性维护需要。另外，继电器、开关等中的电弧放电可能导致电磁干扰(EMI)发射的生成。电流接触电弧放电可能在消费者、商业、工业、汽车和军事应用领域中在交流(AC)电力和直流(DC)电力两者中发生。由于其普遍性，确实已经开发出了数百种具体方法来解决电流接触电弧放电的问题。
附图说明
[0005]在附图的各图中通过示例而非限制的方式示出了一些实施方式。
[0006]图1是在示例实施方式中，包括高速电弧抑制器的系统的框图。
[0007]图2是在示例实施方式中，包括高速电弧抑制器的详细的块级别实现方式的系统的框图。
[0008]图3是在示例实施方式中电力接触接口的电路图。
[0009]图4A和图4B分别是在示例实施方式中第一相特定的电弧抑制器和第二相特定的电弧抑制器的电路图。
[0010]图5示出了在示例实施方式中，使用AC系统的波形示出的高速电弧抑制器的操作。
具体实施方式
[0011]电弧抑制器可以利用接触分离检测器，基于触点上的电压的突然改变来检测滑动触点中的分离和/或滑动触点的闭合。接触分离检测器可以使接触旁路电路断开，以使得电流能够在转变时段期间绕过触点。然而，转变时段可能不包括——并且在许多情况下不包括——简单且高效的电压转变。而是，当电触点断开或闭合时，可能发生一系列电压跳动，从而导致形成小电弧或“小弧”。即使抑制了主电弧，这些小弧也可能损坏触点。
[0012]已经开发了这样的系统和方法：其利用电弧抑制器在高速AC电弧生成和任何相关情况中的最早阶段抑制电弧形成。某些装置——包括但不限于有刷电机等——以高速运行并且相对快速地生成电弧和小弧。通过结合相特定(phase
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specific)的电弧抑制器，高速电弧抑制器可以抑制正AC域与负AC域之间的电弧。高速开关的使用使得高速电弧抑制器能
够在相特定的电弧抑制器之间非常快速地切换。因此，高速电弧抑制器可以在快速且频繁地生成电弧的情况下(包括但不限于有刷电机)操作。
[0013]图1是在示例实施方式中包括高速电弧抑制器1的系统100的框图。系统包括电力接触器2和耦接至电力接触器2的接触器线圈驱动器3。高速电弧抑制器1和电力接触器2耦接在电源4与电力负载5之间。电源4可以是对于电力负载5而言需要的AC电源或DC电源。辅助电源6和数据处理设备7耦接至高速电弧抑制器1。在本文中详细描述各个块1
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7。
[0014]图2是在示例实施方式中包括高速电弧抑制器1的详细的块级别实现方式的系统100的框图。高速电弧抑制器1包括电力接触接口11、第一相特定的电弧抑制器12、第二相特定的电弧抑制器13、微控制器14、数据通信接口15、线圈电力接口16和辅助电力接口17。在本文中将详细示出块11
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17的示例实现方式。
[0015]图3是示例实施方式中的电力接触接口11的电路图。虽然该电路图是出于说明性目的而呈现的，但是应当认识和理解，任何适当的电路级别实现方式均可以根据需要而并入高速电弧抑制器1中，以实现电力接触接口11的功能目的。
[0016]电力接触接口11包括第一接触端子111、过电流保护电路112、过电压保护电路113、第二接触端子114、可选的可熔元件状态指示器115和可选的电力状态指示器116。状态指示器115、116可以实现为用以提供对其各个部件的指示的任何适当接口，并且可以包括诸如发光二极管(LED)或其他发光元件的光学元件，和/或分别包括计算机可读输出314、316，该计算机可读输出314、316可以被数据处理设备7和/或外部处理装置用来监视各个部件的状态。
[0017]数据处理设备7可以是或可以包括微控制器、微处理器或其他适当的控制器或处理器。在示例中，数据处理设备7是或包括CMOS八比特微控制器。在示例中，微控制器是Atmel公司生产的AT89LP214微控制器。然而，应当认识到，可以利用能够适当配置的任何控制器或处理器。此外，虽然数据处理设备7被示为与高速电弧抑制器1分开的部件，但是数据处理设备7也可以作为高速电弧抑制器1的部件并入。
[0018]第一接触端子111包括耦接至第一相特定的电弧抑制器12的第一感测端子300、以及导线端接器和路径分离器(wire terminator and path splitter)302。过电流保护电路112包括熔断器304，例如可熔链接、可熔电阻器或可熔印刷电路板迹线。在示例中，熔断器304是额定为一百七十五(175)安培的可熔印刷电路板迹线。
[0019]过电压保护电路113包括至少一个过电压保护元件。如所示出的，过电压保护电路113包括耦接在第一电力线440与地442之间的第一过电压保护元件306，以及耦接在第二电力线490与地442之间的第二过电压保护元件308。在各种示例中，第一过电压保护元件306和第二过电压保护元件308是额定为八百二十(820)伏特和1.2千安培的变阻器。第二接触端子114包括耦接至第二相特定的电弧抑制器13的第二感测端子310、以及导线端接器和路径分离器312。
[0020]图4A和图4B分别是在示例实施方式中第一相特定的电弧抑制器12和第二相特定的电弧抑制器13的电路图。第一相特定的电弧抑制器12和第二相特定的电弧抑制器13分别包括电弧点燃检测器电路121、131；触发锁电路(trigger lock circuit)122、132，电弧燃烧存储器123、133；栅极驱动器124、134；以及高速灭弧元件125、135。
[0021]电弧点燃检测器电路121包括耦接至第一接触端子111的第一感测端子300的第一
端子400、以及耦接至第二接触端子114的第二端子402。第二相特定的电弧抑制器13的电弧点燃检测器电路131包括耦接至第二接触端子114的第一端子412以及耦接至第一接触端子111的第二端子414。电弧点燃检测器电路121、131中的每一个分别包括串联耦接在第一端子400、412与第二端子402、414之间的电容器404、454，变压器406、456，以及电阻器408、458，其中TVS二极管410、460耦接在变压器406、458上。在示例中，电容器404、454是一百(100)皮法电容器，变压器40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高速电弧抑制器，其被配置成抑制耦接至交流(AC)电源的电力接触器上的电弧放电，所述高速电弧抑制器包括：第一相特定的电弧抑制器，其被配置成抑制正域中的所述电力接触器的触点上的电弧放电，所述第一相特定的电弧抑制器包括：第一高速开关，所述第一高速开关被配置成启用或禁用所述第一相特定的电弧抑制器的操作；以及第一驱动器，所述第一驱动器耦接至所述第一高速开关，所述第一驱动器被配置成使所述第一高速开关在来自所述触点的输入信号处于所述正域时启用所述第一相特定的电弧抑制器的操作，并且在来自所述触点的输入信号处于负域时禁用所述第一相特定的电弧抑制器的操作；以及第二相特定的电弧抑制器，其被配置成抑制负域中的所述触点上的电弧放电，所述第二相特定的电弧抑制器包括：第二高速开关，所述第二高速开关被配置成启用或禁用所述第二相特定的电弧抑制器的操作；以及第二驱动器，所述第二驱动器耦接至所述第二高速开关，所述第二驱动器被配置成使所述第二高速开关在来自所述触点的输入信号处于负域时启用所述第一相特定的电弧抑制器的操作，并且在来自所述触点的输入信号处于正域时禁用所述第一相特定的电弧抑制器的操作。2.根据权利要求1所述的高速电弧抑制器，其中，所述第一高速开关和所述第二高速开关被配置成在不超过十(10)微秒内对所述第一相特定的电弧抑制器和所述第二相特定的电弧抑制器进行启用操作与禁用操作之间的切换。3.根据权利要求2所述的高速电弧抑制器，其中，所述第一高速开关和所述第二高速开关是晶体管。4.根据权利要求3所述的高速电弧抑制器，其中，所述第一高速开关和所述第二高速开关是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。5.根据权利要求3所述的高速电弧抑制器，其中，所述第一相特定的电弧抑制器和所述第二相特定的电弧抑制器中的每一个还包括：电弧点燃检测器电路；触发锁电路；以及电弧燃烧存储器。6.根据权利要求5所述的高速电弧抑制器，其中，对于所述第一相特定的电弧抑制器和所述第二相特定的电弧抑制器中的每一个，所述电弧点燃检测器电路耦接在所述电力接触器上，所述电弧燃烧存储器分别耦接在所述电弧点燃检测器电路与所述第一驱动器和所述第二驱动器之间，并且所述触发锁电路耦接在所述电弧点燃检测器电路之间。7.根据权利要求6所述的高速电弧抑制器，其中，所述触发锁电路被配置成在预定时间期间禁止所述第一相特定的电弧抑制器和所述第二相特定的电弧抑制器中的相关联的一个的操作。8.根据权利要求7所述的高速电弧抑制器，其中，所述电弧燃烧存储器被配置成向相关联的驱动器输出关于检测到所述电力接触器上的电弧燃烧的指示。
9.根据权利要求8所述的高速电弧抑制器，其中，所述电弧燃烧存储器包括一比特触发器。10.根据权利要求8所述的高速电弧抑制器，其中，所述电弧点燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖因霍尔德，
申请(专利权)人：电弧抑制技术公司，
类型：发明
国别省市：