一種交流開關(guān)裝置的制作方法

本發(fā)明涉及開關(guān)裝置，特別涉及交流開關(guān)裝置，所述的交流開關(guān)包括機械交流斷路器、固態(tài)交流斷路器、混合交流斷路器及其它交流開關(guān)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)簡化模型如圖1所示，均是由交流輸入v、交流開關(guān)j，以及負載l串聯(lián)組成，開關(guān)j的基本功能就是能夠在所要求的短時間內(nèi)分合電路，開關(guān)在大氣中切斷通有電流的回路時，只要電源電壓大于10-20v，電流大于80-100ma，在動靜觸頭分開瞬間，觸頭間隙就會產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光且能夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體，這就是電弧，一直到電弧熄滅，觸頭間隙成為絕緣介質(zhì)后，電流才被開斷。電孤是一種氣體放電現(xiàn)象，它有兩個特點：一是電弧中有大量的電子、離子，因而是導電的，電孤不熄滅電路繼續(xù)導通，要電弧熄滅后電路才正式斷開；二是電弧的溫度很高，弧心溫度達4000～5000攝氏度以上，高溫電弧會燒壞設備造成嚴重事故，所以必須采取措施，迅速熄滅電弧，因此電弧燃燒和熄滅過程是開關(guān)電器研究最重要的內(nèi)容。電弧的產(chǎn)生主要依靠碰撞游離，電弧的維持主要依靠熱游離，物理過程簡述如下：在開關(guān)斷開過程中，由于動觸頭的運動，使動、靜觸頭間的接觸面不斷減小，電流密度就不斷增大，接觸電阻隨接觸面的減小就越來越大，因而觸頭溫度升高，產(chǎn)生熱電子發(fā)射。當觸頭剛分離時，由于動、靜觸頭間的間隙極小，出現(xiàn)的電場強度很高，在電場作用下金屬表面電子不斷從金屬表面飛逸出來，成為自由電子在觸頭間運動，這種現(xiàn)象稱為場致發(fā)射。熱電子發(fā)射、場致發(fā)射產(chǎn)生的自由電子在電場力作用下加速飛向陽極，途中不斷碰撞中性質(zhì)點，將中性質(zhì)點中的電子又碰撞出來，這種現(xiàn)象稱作碰撞游離。由于碰撞游離的連鎖反應，自由電子成倍地增加(正離子亦隨之增加)，大量的電子奔向陽極，大量的正離子向負極運動，開關(guān)觸頭間隙便成了電流的通道，觸頭間隙間介質(zhì)被擊穿就形成電弧。由于電弧溫度很高，在高溫的作用下，處在高溫下的中性質(zhì)點由于高溫而產(chǎn)生強烈不規(guī)則的熱運動，在中性質(zhì)點互相碰撞時，又將被游離而形成電子和離子，這種因熱運動而引起的游離稱為熱游離，熱游離產(chǎn)生大量電子和離子維持觸頭間隙間電弧。上述交流電力系統(tǒng)簡化模型中的負載l分為：阻性負載，如白熾燈、電爐、電熱水器等；感性負載，如電動機、變壓器、繼電器驅(qū)動等；容性負載，如充電器、電池、超級電容等，交流電力系統(tǒng)一般由三種負載混合組成。由于交流電力系統(tǒng)總負載存在感性負載和容性負載，系統(tǒng)中的電壓和電流會產(chǎn)生相位差，圖2為現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)正常工作時電壓、電流相位差為90°時的波形圖；圖3為現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)正常工作時電壓、電流相位差為45°時的波形圖。從圖3和圖4可以得知，交流電力系統(tǒng)的電壓v和電流i的正負情況存在以下四種情況：(1)電壓v為正、電流i為負；(2)電壓v為正、電流i為正；(3)電壓v為負、電流i為正；(4)電壓v為負、電流i為負。當交流電力系統(tǒng)發(fā)生故障需要斷開開關(guān)j時，如果此時剛好處于交流電流過零點之后，則需要等待1/2個周波交流電流才能過零，在此1/2周波內(nèi)，將會在開關(guān)j兩端產(chǎn)生電弧。對于交流電力系統(tǒng)，感性負載的存在增加了滅弧難度，原因在于開關(guān)斷開后電流會迅速減小，而感性負載兩端的電流不能突變，感性負載線圈儲存的能量由于自感效應線圈會產(chǎn)生一個反向的電勢阻止電流的變化，這其實是一個能量釋放過程，如果線圈開路，其兩端產(chǎn)生的反向電勢電壓將會為幾倍的交流輸入電壓，反向電勢電壓與交流輸入電壓疊加后，將會在開關(guān)兩端產(chǎn)生至少2倍交流輸入電壓的尖峰電壓，即電弧電壓。申請?zhí)枮?9104580.7、發(fā)明名稱為《有電弧轉(zhuǎn)移觸頭的長壽命省銀開關(guān)電器》的中國發(fā)明專利申請，在交流開關(guān)j兩端并聯(lián)上了移弧電路，如圖4所示的滅弧裝置采用的就是該專利的滅弧原理，圖4在在交流開關(guān)j兩端并聯(lián)上了由雙向可控硅scr組成的移弧電路，該電路的滅弧原理為：讓雙向可控硅scr產(chǎn)生斷弧功能，由于開關(guān)j的觸頭必須先于雙向可控硅scr的觸頭分開，在開關(guān)j的觸頭分開之際，雙向可控硅scr的觸頭短時還處于閉合狀態(tài)，電流因雙向可控硅scr中的一只可控硅導通而轉(zhuǎn)移到移弧電路中，所以電弧不會在開關(guān)j的觸頭上產(chǎn)生，而只會在雙向可控硅scr的觸頭上產(chǎn)生，由于該只可控硅的反向截止作用，電路在1/2周波內(nèi)就會因為電流過零自動熄滅，實現(xiàn)雙向可控硅scr的觸頭及時分開到位；在負半波到來后，由于雙向可控硅scr的觸頭已經(jīng)分開，雙向可控硅scr中的另外一只可控硅無法導通，電弧無法轉(zhuǎn)移到另外一只可控硅形成的電路中繼續(xù)燃燒。該電路的優(yōu)點在于電路簡單，且如果故障發(fā)生在輸入電壓、電流方向相反的時間段時還能實現(xiàn)能量回收。但是上述技術(shù)方案存在如下缺陷：(1)響應速度慢，由于該方案故障發(fā)生后并不能馬上斷開電路，只有在電流過零時才能自動熄滅電弧從而實現(xiàn)斷開電路，導致故障發(fā)生到電弧熄滅期間交流輸入還在給負載提供能量，如果發(fā)生的是短路故障，可能會給負載端造成災亂性的后果，如圖2如果故障發(fā)生在t2時刻，電路中的電流將先上升至t3然后才下降，需要經(jīng)過半個周波后才能下降為零，此時響應速度滯后了半個周波，隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展以及工業(yè)交通部門逐步的現(xiàn)代化，對交流開關(guān)斷開響應速度的要求也越來越苛刻，該方案對于對響應時間有嚴格要求的場合并不適用；(2)能量回收功能受到限制，該方案只在輸入電壓和輸入電流方向相反時斷開交流開關(guān)才能實現(xiàn)能量回收，如果故障發(fā)生在其它時間，負載中電感線圈儲存的能量將會被損耗，對于需要頻繁關(guān)斷交流開關(guān)的場合，將會產(chǎn)生較大的浪費。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒如此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種交流開關(guān)裝置，能在一定的條件下提高交流開關(guān)斷開響應速度或在交流開關(guān)斷開前通過鉗位降低交流開關(guān)兩端的電弧電壓，并經(jīng)過進一步改進后能在所有條件下實現(xiàn)無弧分斷、響應速度快，同時還能實現(xiàn)能量回收。本發(fā)明要解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種交流開關(guān)裝置，其特征在于：包括：交流開關(guān)j1、交流開關(guān)j2、可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b、可控硅scr2b和檢測控制電路；交流開關(guān)j1連接于第一相電源線輸入端和第一相電源線輸出端之間，交流開關(guān)j2連接于第二相電源線輸入端和第二相電源線輸出端之間；可控硅scr1a和可控硅scr2a反向并聯(lián)后一端連接于第二相電源線輸入端、另一端連接于第一相電源線輸出端；可控硅scr1b和可控硅scr2b反向并聯(lián)后一端連接于第一相電源線輸入端、另一端連接于第二相電源線輸出端；檢測控制電路用于檢測當電路故障后輸入電壓和輸入電流的方向，并控制可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b和可控硅scr2b的導通，實現(xiàn)輸入電壓和輸入電流的方向相反。作為上述方案的改進，其特征在于：還包括：可控硅scr3a、可控硅scr3b、可控硅scr4a和可控硅scr4b；可控硅scr3a和可控硅scr4a反向并聯(lián)后與交流開關(guān)j1并聯(lián)；可控硅scr3b和可控硅scr4b反向并聯(lián)后與交流開關(guān)j1并聯(lián)。作為上述方案的等同替換，本發(fā)明還提供一種交流開關(guān)裝置，其特征在于：包括：交流開關(guān)j1、交流開關(guān)j2、雙向可控硅scr1、雙向可控硅scr2和檢測控制電路；交流開關(guān)j1連接于第一相電源線輸入端和第一相電源線輸出端之間，交流開關(guān)j2連接于第二相電源線輸入端和第二相電源線輸出端之間；雙向可控硅scr1一端連接于第二相電源線輸入端、另一端連接于第一相電源線輸出端；雙向可控硅scr2一端連接于第一相電源線輸入端、另一端連接于第二相電源線輸出端；檢測控制電路用于檢測當電路故障后輸入電壓和輸入電流的方向，并控制雙向可控硅scr1和雙向可控硅scr2的導通，實現(xiàn)輸入電壓和輸入電流的方向相反。作為上述等同替換方案的改進，其特征在于：還包括：雙向可控硅scr3和雙向可控硅scr4；雙向可控硅scr3與交流開關(guān)j1并聯(lián)；雙向可控硅scr4與交流開關(guān)j1并聯(lián)。本發(fā)明較現(xiàn)有的交流開關(guān)裝置方案提出了一種全新的技術(shù)構(gòu)思：采用雙交流開關(guān)，雙交流開關(guān)兩端交叉連接有由兩只可控硅反向并聯(lián)組成的電流轉(zhuǎn)移電路，從而形成了2路電流轉(zhuǎn)移電路，通過檢測輸入電壓和輸入電流的方向，能選擇性地開通某路電流轉(zhuǎn)移電路，使得即刻實現(xiàn)輸入電壓和輸入電流的方向相反或通過電流轉(zhuǎn)移電路中的兩只可控硅實現(xiàn)將交流開關(guān)兩端的電弧電壓鉗位為輸入電壓，當在雙交流開關(guān)上各再增加1路電流轉(zhuǎn)移電路后，能夠完全實現(xiàn)能量回收不受故障時刻電壓電流方向限制，且在交流開關(guān)分斷時電流通過電流轉(zhuǎn)移電路流動，不會在交流開關(guān)的觸頭上產(chǎn)生電弧，可控硅又是自然關(guān)斷，也沒有電弧產(chǎn)生，從而使得交流開關(guān)斷分斷響應速度快。本申請相對于現(xiàn)有技術(shù)有如下突出的有益效果：(1)當采用2路電流轉(zhuǎn)移電路時，裝置能根據(jù)實時情況選擇最佳電流轉(zhuǎn)移電路，從而使得當輸入電壓和輸入電流方向相同時，即刻實現(xiàn)輸入電壓和輸入電流的方向相反，使得電路中的電流迅速下降至零，提高了交流開關(guān)的分斷響應速度，尤其是輸入電流大且負載電感量大的情況下響應速度更具優(yōu)勢；當輸入電壓和輸入電流方向相反時，能通過電流轉(zhuǎn)移電路中的兩只可控硅實現(xiàn)將交流開關(guān)兩端的電弧電壓鉗位為輸入電壓，使得交流開關(guān)需要承受的電壓應力較現(xiàn)有技術(shù)小；(2)當采用4路電流轉(zhuǎn)移電路時，將突破響應速度受故障發(fā)生時刻的限制，在全周期內(nèi)都可以實現(xiàn)極快的響應速度；(3)當采用4路電流轉(zhuǎn)移電路時，將突破無弧關(guān)斷受故障發(fā)生時刻的限制，在全周期內(nèi)都可以實現(xiàn)交流開關(guān)的無弧關(guān)斷；(4)當采用4路電流轉(zhuǎn)移電路時，能量回收不受故障時刻電壓電流方向限制，裝置能根據(jù)實時情況選擇最佳移弧電路即刻實現(xiàn)輸入電壓和輸入電流的方向相反，能量回收不限時刻，使得裝置更加節(jié)能，尤其是交流開關(guān)頻繁動作時節(jié)能效果更加明顯。附圖說明圖1現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)簡化模型；圖2現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)正常工作時電壓、電流相位差為90°時的波形圖；圖3現(xiàn)有的交流電力系統(tǒng)正常工作時電壓、電流相位差為45°時的波形圖；圖499104580.7發(fā)明專利申請中的交流滅弧裝置原理圖；圖5本發(fā)明第一實施例交流裝置原理圖；圖5-1本發(fā)明第一實施例t2-t3時刻發(fā)生故障時的仿真曲線；圖5-2本發(fā)明第一實施例t3-t4時刻發(fā)生故障時的仿真曲線；圖6本發(fā)明第二實施例交流裝置原理圖；圖7本發(fā)明第三實施例交流裝置原理圖；圖8本發(fā)明第四實施例交流裝置原理圖。具體實施方式為了使本發(fā)明更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。第一實施例圖5所示為本發(fā)明第一實施例原理圖，該實施例中的交流開關(guān)裝置包括交流開關(guān)j1、交流開關(guān)j2、可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b、可控硅scr2b和檢測控制電路；交流開關(guān)j1連接于第一相電源線輸入端和第一相電源線輸出端之間，交流開關(guān)j2連接于第二相電源線輸入端和第二相電源線輸出端之間；可控硅scr1a和可控硅scr2a反向并聯(lián)后一端連接于第二相電源線輸入端、另一端連接于第一相電源線輸出端；可控硅scr1b和可控硅scr2b反向并聯(lián)后一端連接于第一相電源線輸入端、另一端連接于第二相電源線輸出端；檢測控制電路輸入端與第一相電源線輸入端連接，輸出端k1a、k2a、k1b和k2b分別與可控硅scr1a、scr2a、scr1b和scr2b的控制端連接。當交流電路正常工作時，交流開關(guān)j1和交流開關(guān)j2均閉合，可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b和可控硅scr2b均不導通，電路將形成圖2所示的電壓、電流波形，根據(jù)負載l的不同，電壓、電流相位差可能與圖2、圖3均不相同。當圖5所示電路發(fā)生故障，假設輸入電壓、電流波形為圖2所示的波形。本實施例依據(jù)電流進行控制，控制邏輯如下：交流開關(guān)j1和j2關(guān)斷時刻，若負載l中電感線圈的電感電流為正，則給輸出端k1a、k1b脈沖；若負載l中電感線圈的電感電流為負，則給輸出端k2a、k2b脈沖。假設故障發(fā)生時為圖2所示的t2-t3時刻，則t2時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為正、輸入電流為正，負載l中電感線圈的電感電流為正,檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr1a和可控硅scr1b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，續(xù)流回路中負載l中電感線圈中的電流不能突變，將形成續(xù)流回路：可控硅scr1a陽極→可控硅scr1a陰極→負載l→可控硅scr1b陽極→可控硅scr1b陰極。因此實現(xiàn)了輸入電流反向，使得輸入電壓和輸入電流方向相反，續(xù)流回路中負載l中電感線圈儲存的能量被回饋至了交流輸入端，從而實現(xiàn)能量的無損回收。圖5-1為本發(fā)明第一實施例t2-t3時刻發(fā)生故障時的仿真曲線，仿真參數(shù)如下：電壓電流方向：輸入電壓上正下負時為正，電感電流從上往下流為正方向；輸入電壓：220vac；負載l中電感線圈的電感感量：10mh；初始電感電流：-100a(初始時刻電路已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài))。其中電流圖中的實線波形為負載l中的電流波形；電壓圖中的實線波形為輸入電壓的波形、虛線波形為負載l中的電壓波形。從圖5-1也可以看出，在交流開關(guān)j1和j2關(guān)斷時，輸入電壓為正，輸入電流為正，則交流開關(guān)j1和j2可以正常關(guān)斷，交流開關(guān)j1和j2關(guān)斷后，負載l中電感線圈的電感電壓反向，該電感電流下降，從而能實現(xiàn)交流開關(guān)j1和j2迅速關(guān)斷，電路響應速度快。假設故障發(fā)生時為圖2所示的t4-t5時刻，則t4時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為負、輸入電流為負，負載l中電感線圈的電感電流為負，檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr2a和可控硅scr2b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，續(xù)流回路中負載l中電感線圈中的電流不能突變，將形成續(xù)流回路：可控硅scr2b陽極→可控硅scr2b陰極→負載l→可控硅scr2a陽極→可控硅scr2a陰極。因此實現(xiàn)了輸入電流反向，使得輸入電壓和輸入電流方向相反，續(xù)流回路中負載l中電感線圈儲存的能量被回饋至了交流輸入端，從而實現(xiàn)能量的無損回收，這和t2-t3時刻發(fā)生故障時的情況類似，也能實現(xiàn)交流開關(guān)j1和j2迅速關(guān)斷，電路響應速度快，此處不再通過仿真波形進行分析。上述控制邏輯總結(jié)如下表1(其中“1”表示該可控硅控制端輸入脈沖，“0”表示該可控硅控制端不輸入脈沖)表1輸入電壓、電流方向k1ak2ak1bk2b電壓為正，電流為正1010電壓為負，電流為負0101以上兩種情況，電路均可以快速關(guān)斷、并且還能實現(xiàn)能量回收。當輸入電壓與電流方向相反時，存在以下兩種情況：假設故障發(fā)生時為圖2所示的t3-t4時刻，則t3時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為負、輸入電流為正，負載l中電感線圈的電感電流為正，檢測控制電路將輸出脈沖控制信號，使得可控硅scr1a和可控硅scr1b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，電流轉(zhuǎn)移至可控硅scr1a和可控硅scr1b形成的電流轉(zhuǎn)移電路中，電流流動路徑為：可控硅scr1a陽極→可控硅scr1a陰極→負載l→可控硅scr21b陽極→可控硅scr1b陰極。電感電壓從負變?yōu)檎娏鳛檎虼穗姼须娏鞣翟龃螅瑹o法迅速關(guān)斷，要等多個周期電感電流才回到0，此時才能關(guān)斷。圖5-2本發(fā)明第一實施例t3-t4時刻發(fā)生故障時的仿真曲線，仿真參數(shù)如下：電壓電流方向：輸入電壓上正下負時為正，電感電流從上往下流為正方向；輸入電壓：220vac；負載l中電感線圈的電感感量：10mh；初始電感電流：-100a(初始時刻電路已經(jīng)進入穩(wěn)定狀態(tài))。其中電流圖中的實線波形為負載l中的電流波形；電壓圖中的實線波形為輸入電壓的波形、虛線波形為負載l中的電壓波形。從圖5-2也可以看出，在交流開關(guān)j1和j2關(guān)斷時，輸入電壓為負，輸入電流為正，則交流開關(guān)j1和j2關(guān)斷后，輸出端k1a、k1b控制的可控硅scr1a和可控硅scr1b導通，負載l中電感線圈的電感電壓從負變?yōu)檎c其電感電流方向相同，使得負載l中電感線圈的電感電流增加，電流增加后會緩慢下降，經(jīng)過多個周期后電路關(guān)斷，關(guān)斷時間會有所延長。從圖5-2還可以看出，由于電流轉(zhuǎn)移電路中采用了兩只雙向可控硅scr1a和scr1b，交流開關(guān)j1和j2的電弧電壓會被鉗位為輸入電壓vin；而現(xiàn)有技術(shù)的電流轉(zhuǎn)移電路只有一只交流開關(guān)和一只雙向可控硅，無法實現(xiàn)鉗位，負載l中電感線圈的電感兩端產(chǎn)生的反向電勢電壓將會為幾倍的直流輸入電壓，該反向電勢電壓與直流輸入電壓疊加后，將會在交流開關(guān)兩端產(chǎn)生至少2倍直流輸入電壓電弧電壓，因此本實施例才此種情況下較現(xiàn)有技術(shù)可以極大降低交流開關(guān)兩端的電弧，使得交流開關(guān)j1和j2需要承受的電壓應力較現(xiàn)有技術(shù)小。需要說明的是，本實施例仿真針對的負載l為純感性負載，交流輸入的負載l中存在感性負載和/或容性負載時才會使得交流輸入的電壓和電流存在相位差，如果負載l為純阻性負載，該相位差將不會存在，那么此種情況下關(guān)斷時間會有所延長的情況便不復存在了。假設故障發(fā)生時為圖2所示的t1-t2時刻，則t1時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為正、輸入電流為負，負載l中電感線圈的電感電流為負，檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr2a和可控硅scr2b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，電流轉(zhuǎn)移至可控硅scr2a和可控硅scr2b形成的電流轉(zhuǎn)移電路中，電流流動路徑為：可控硅scr2b陽極→可控硅scr1a2b陰極→負載l→可控硅scr2a陽極→可控硅scr2a陰極。電感電壓從正變?yōu)樨摚姼须娏鳛樨?，因此電感電流幅值增大，無法迅速關(guān)斷，要等多個周期電感電流才回到0，此時才能關(guān)斷，這和t3-t4時刻發(fā)生故障時的情況類似，同樣較現(xiàn)有技術(shù)可以極大降低交流開關(guān)兩端的電弧，此處不再通過仿真波形進行分析。需要說明的是，即使輸入電壓與輸入電流的波形并不是如圖2所示相位差為90度，由于交流電力系統(tǒng)的電壓v和電流i的正負情況只有上述四種情況，上面的控制方法還是適用的。綜上，在現(xiàn)有方案中，要等到電路的電流電壓自然反向才能實現(xiàn)能量回收，在本實施例的方案中，從上面的四種情況分析可知，在電壓和電流同向時，通過電流轉(zhuǎn)移支路改變電感電壓方向，同時改變輸入電流的方向，立即使得電壓與電流的方向相反，無需等待，快速實現(xiàn)能量無損回收，且響應速度更快；當電壓和電流反向時，交流開關(guān)兩端的電弧被鉗位為輸入電壓較現(xiàn)有技術(shù)有改進，但對于負載l包括感性負載和/或容性負載去情況將無法實現(xiàn)快速關(guān)斷，因此本發(fā)明將對其提出改進，詳見第三實施例。第二實施例圖6為本發(fā)明第二實施例交流裝置原理圖，較圖5不同之處在于將可控硅scr1a和可控硅scr2a替換為一只雙向可控硅scr1、將可控硅scr1b和可控硅scr2b替換為一只雙向可控硅scr2；檢測控制電路只有2個輸出端：k1和k2分別與可控硅scr1和scr2的控制端連接。由于雙向可控硅內(nèi)含兩只反極性并聯(lián)的可控硅，因此圖6與圖5是等效的，其輸入電壓、輸入電流方向不同形成的四種情況如何形成電流轉(zhuǎn)移電路并實現(xiàn)能量回收與第一實施例是一樣的，在此不再贅述。并且雙向可控硅只有1個控制端，當控制端輸入控制信號后每只雙向可控硅中只有一只可控硅可以導通，因此其控制邏輯為無論輸入電壓和輸入電流的方向為何種情況，雙向可控硅scr1和scr1b的控制端均輸出脈沖。事實上本實施例與第一實施例等效，同樣能實現(xiàn)電壓和電流同向時，無需等待，快速實現(xiàn)能量無損回收，且響應速度更快；但是當電壓和電流反向時，則無法實現(xiàn)快速關(guān)斷。第三實施例本實施例將對第一實施例進行改進，在交流開關(guān)j1和j2兩端各并聯(lián)由兩只可控硅反向并聯(lián)組成的電流轉(zhuǎn)移電路，在開關(guān)j1和j2斷開后不需要改變負載l中的電壓方向，確保負載l的電壓方向和電流方向相反，使得電流幅值降低。改進方案如圖7所示，為本發(fā)明第三實施例原理圖，該實施例中的交流開關(guān)裝置包括交流開關(guān)j1、交流開關(guān)j2、可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b、可控硅scr2b、可控硅scr3a、可控硅scr3b、可控硅scr4a、可控硅scr4b和檢測控制電路；交流開關(guān)j1連接于第一相電源線輸入端和第一相電源線輸出端之間，交流開關(guān)j2連接于第二相電源線輸入端和第二相電源線輸出端之間；可控硅scr1a和可控硅scr2a反向并聯(lián)后一端連接于第二相電源線輸入端、另一端連接于第一相電源線輸出端；可控硅scr1b和可控硅scr2b反向并聯(lián)后一端連接于第一相電源線輸入端、另一端連接于第二相電源線輸出端；可控硅scr3a和可控硅scr4a反向并聯(lián)后與交流開關(guān)j1并聯(lián)；可控硅scr3b和可控硅scr4b反向并聯(lián)后與交流開關(guān)j1并聯(lián)；檢測控制電路輸入端與第一相電源線輸入端連接，輸出端k1a、k2a、k1b、k2b、k3a、k4a、k3b和k4b分別與可控硅scr1a、scr2a、scr1b、scr2b、scr3a、scr4a、scr3b和scr4b的控制端連接。當交流電路正常工作時，交流開關(guān)j1和交流開關(guān)j2均閉合，可控硅scr1a、可控硅scr2a、可控硅scr1b、可控硅scr2b、可控硅scr3a、可控硅scr3b、可控硅scr4a和可控硅scr4b均不導通，電路將形成圖2所示的電壓、電流波形，根據(jù)負載l的不同，電壓、電流相位差可能與圖2、圖3均不相同。當圖5所示電路發(fā)生故障，假設輸入電壓、電流波形為圖2所示的波形。假設故障發(fā)生時為圖2所示的t1-t2時刻，則t1時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為正、輸入電流為負，檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr4a和可控硅scr4b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，電流轉(zhuǎn)移至可控硅scr4a和可控硅scr4b形成的電流轉(zhuǎn)移電路中，電流流動路徑為：可控硅scr4b陽極→可控硅scr4b陰極→負載l→可控硅scr4a陽極→可控硅scr4a陰極。所以電弧不會在交流開關(guān)j1和j2的觸頭上產(chǎn)生；當?shù)竭_t2時，電流過零，可控硅scr4a和可控硅scr4b關(guān)斷，由于此時輸入電壓為正、輸入電流為負，能實現(xiàn)能量回收；假設故障發(fā)生時為圖2所示的t2-t3時刻，則t2時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為正、輸入電流為正，檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr1a和可控硅scr1b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，續(xù)流回路中負載l中電感線圈中的電流不能突變，將形成續(xù)流回路：可控硅scr1a陽極→可控硅scr1a陰極→負載l→可控硅scr1b陽極→可控硅scr1b陰極。因此續(xù)流回路中負載l中電感線圈儲存的能量被回饋至了交流輸入端，從而實現(xiàn)能量的無損回收；假設故障發(fā)生時為圖2所示的t3-t4時刻，則t3時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為負、輸入電流為正，檢測控制電路將輸出脈沖控制信號，使得可控硅scr3a和可控硅scr3b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，電流轉(zhuǎn)移至可控硅scr3a和可控硅scr3b形成的電流轉(zhuǎn)移電路中，電流流動路徑為：可控硅scr3a陽極→可控硅scr3a陰極→負載l→可控硅scr3b陽極→可控硅scr3b陰極。所以電弧不會在交流開關(guān)j1和j2的觸頭上產(chǎn)生；當?shù)竭_t4時，電流過零，可控硅scr3a和可控硅scr3b關(guān)斷，由于此時輸入電壓為正、輸入電流為負，能實現(xiàn)能量回收；假設故障發(fā)生時為圖2所示的t4-t5時刻，則t4時刻之后檢測控制電路將檢測到此時的輸入電壓為負、輸入電流為負，檢測控制電路將輸出控制信號，使得可控硅scr2a和可控硅scr2b導通，交流開關(guān)j1和j2中的觸頭分開，續(xù)流回路中負載l中電感線圈中的電流不能突變，將形成續(xù)流回路：可控硅scr2b陽極→可控硅scr2b陰極→負載l→可控硅scr2a陽極→可控硅scr2a陰極。因此續(xù)流回路中負載l中電感線圈儲存的能量被回饋至了交流輸入端，從而實現(xiàn)能量的無損回收。上述控制邏輯總結(jié)如下表2(其中“1”表示該可控硅控制端輸入脈沖，“0”表示該可控硅控制端不輸入脈沖)表2輸入電壓、電流方向k1a，k1bk2a，k2bk3a，k3bk4a，k4b電壓為正，電流為正1000電壓為負，電流為負0100電壓為負，電流為正0010電壓為正，電流為負0001在現(xiàn)有方案中，要等到電路的電流電壓自然反向才能實現(xiàn)能量回收，在本實施例的方案中，從上面的四種情況可知，在一個完整的周波t1至t5時間段內(nèi)，無論何時發(fā)生故障斷開交流開關(guān)，電路均能選擇合適的電流轉(zhuǎn)移電路，立即使得電壓與電流的方相反，無需等待，快速實現(xiàn)能量無損回收，且響應速度更快。需要說明的是，即使輸入電壓與輸入電流的波形并不是如圖2所示相位差為90度，由于交流電力系統(tǒng)的電壓v和電流i的正負情況只有上述四種情況，上面的控制方法還是適用的。第四實施例圖8為本發(fā)明第三實施例交流裝置原理圖，較圖7不同之處在于將可控硅scr1a和可控硅scr2a替換為一只雙向可控硅scr1、將可控硅scr1b和可控硅scr2b替換為一只雙向可控硅scr2、將可控硅scr3a和可控硅scr4a替換為一只雙向可控硅scr3、將可控硅scr3b和可控硅scr4b替換為一只可控硅scr4；檢測控制電路只有4個輸出端：k1、k2、k3和k4分別與可控硅scr1、scr2、scr3和scr4的控制端連接。由于雙向可控硅內(nèi)含兩只反極性并聯(lián)的可控硅，因此圖6與圖5是等效的，其輸入電壓、輸入電流方向不同形成的四種情況如何形成電流轉(zhuǎn)移電路并實現(xiàn)能量回收與第一實施例是一樣的，在此不再贅述。并且雙向可控硅只有1個控制端，當控制端輸入控制信號后每只雙向可控硅中只有一只可控硅可以導通，因此其控制邏輯需要對圖5的控制邏輯進行合并，具體如下表3(其中“1”表示該可控硅控制端輸入脈沖，“0”表示該可控硅控制端不輸入脈沖)：表3輸入電壓、電流方向k1k2k3k4輸入電壓、電流同向1100輸入電壓、電流反向0011采用上述表3所述的控制邏輯，本實施例與第三實施例等效，同樣實現(xiàn)第三實施例的發(fā)明目的。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12