[发明专利]一种采用半导体和电容的直流灭弧装置及灭弧方法

说明书

本发明公开了一种采用半导体和电容的直流灭弧装置及灭弧方法，装置包括转换电源、驱动电路和灭弧组件，灭弧组件包括半导体开关和电容，半导体开关与负载的机械开关并联，电容与负载并联，负载接通供电电源后，转换电源启动，为半导体开关提供驱动电压，并为驱动电路提供供电电压，驱动电路用于驱动半导体开关的通断；灭弧方法为：负荷接通电源后，转换电源启动，单片机工作并输出驱动信号，驱动半导体开关和机械开关同时导通，并延时设定时间后驱动半导体开关关断，负载导通。本发明采用并联电容且串联半导体开关的方式，同步解决负荷开通和关断过程中的电弧问题，成本低，体积小，可放置于负荷内部实现融合，降低对插座、断路器的灭弧要求。

技术领域

本发明涉及直流系统保护技术，特别是涉及一种采用半导体和电容的直流灭弧装置及灭弧方法。

背景技术

直流系统由于易于接纳分布式电源发电以及自身具备的高效率、低损耗等诸多优势已经受到了越来越多的关注，应用范围不断扩大。近年来，越来越多的建筑也开始了直流电的使用。

然而在应用过程中，由于直流电没有过零点，直流电器在插拔过程中极易产生电弧，造成安全隐患。现有的灭弧方法包括增加电阻泄放回路、利用横向金属栅片灭弧等，但多针对交流系统，应用于直流系统时存在插头插座结构复杂、装置价格高等问题，不适合办公和住宅场景下使用。

发明内容

发明目的：本发明的一个目的是提供一种采用半导体和电容的直流灭弧装置。

本发明的另一个目的是提供一种采用半导体和电容的直流灭弧方法。

技术方案：本发明的一种采用半导体和电容的直流灭弧装置，包括转换电源、驱动电路和灭弧组件，灭弧组件包括半导体开关Q2和电容C，其中，半导体开关Q2与负载R的机械开关SA并联，电容C与负载R并联，负载接通供电电源后，转换电源启动，为半导体开关Q2提供驱动电压，并为驱动电路提供供电电压，驱动电路用于驱动半导体开关Q2的通断。

优选的，驱动电路包括单片机、三极管光耦OP1和三极管Q1，转换电源为单片机提供供电电压，单片机输出驱动信号，驱动三极管光耦OP1导通，进而驱动三极管Q1导通，然后驱动半导体开关Q2与机械开关SA同时导通；单片机关断驱动信号，使得半导体开关Q2关断。

优选的，驱动电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，单片机输出驱动信号经串联的第一电阻R1后，再经第二电阻R2分压，然后驱动三极管光耦OP1导通，使得三极管Q1基极获取电压后导通，三极管Q1发射极经第三电阻与半导体开关Q2的基极连接，第四电阻R4一端与半导体开关Q2的基极连接，另一端接地，第四电阻R4的分压驱动半导体开关Q2与机械开关SA同时导通。

优选的，转换电源采用反激电路或转换芯片，用于获取12V、5V或3.3V电压；其中12V作为半导体开关Q2驱动电压，5V或3.3V作为驱动电路供电电压。

优选的，半导体开关Q2的额定电压高于供电电源电压，额定电流按不小于负载电流大小的1.5倍选取。

优选的，半导体开关Q2为全控型器件。

优选的，电容C额定电压取负载电压的1.5～2倍，电容值取47μF以上。

本发明的一种直流系统，该系统包括所述的直流灭弧装置。

本发明的一种采用半导体和电容的直流灭弧方法，该方法采用的装置包括：转换电源、驱动电路和灭弧组件，驱动电路包括单片机、三极管光耦OP1、三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，灭弧组件包括半导体开关Q2和电容C，其中，半导体开关Q2与负载R的机械开关SA并联，电容C与负载R并联，负载接通供电电源后，转换电源启动，为半导体开关Q2提供驱动电压，并为驱动电路提供供电电压，驱动电路用于驱动半导体开关Q2的通断；

灭弧方法包括以下步骤：