一种复合继电器短路保护电路

1.本发明涉及电器智能化技术领域，尤其涉及一种复合继电器短路保护电路。


背景技术：

2.在开关电器领域，通常将机械触点作为开断和接通负载的装置，现有机械触点继电器一般包括静态的上接点和下接点、设于上接点与下接点间的动接点及用于控制动接点动作的线圈，然而机械触点动作时会产生电弧，从而导致触点烧蚀，增大了触点的接触电阻，增大了电流的热效应，甚至引起触点的熔焊，因此传统机械式开关继电器的寿命受限于电弧而大大降低。
3.现有的全固态型继电器，虽然避免了电弧烧蚀问题，但是全固态继电器的开关损耗较大，由于是通过电力电子器件来承载负载电流，所以发热严重，需要加装较大体积的散热器，而且存在过压过流损坏问题。
4.现有的复合继电器，一般原理为通过机械触点承载负载电流，并在动接点与上接点两侧和动接点和下接点两侧并联绝缘栅双极型晶体管igbt，仅仅在机械触点动作时导通具有分断动作的igbt，从而将上述两种继电器的优点结合，但是考虑到工作环境的复杂性，igbt可能被击穿，会导致继电器的上接电与下接点短路，造成安全事故。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种复合继电器短路保护电路。
6.本发明是通过以下技术方案予以实现：一种复合继电器短路保护电路，其特征在于，包括供电模块和控制模块，所述控制模块包括igbt电流判断电路、逻辑故障判断电路、锁存电路、驱动电路及快动作继电器，所述快动作继电器包含有串联至igbt所在支路的常闭触点，其中：igbt电流判断电路用于依据通过igbt的电流大小判断接点电流是否转移到了igbt，并将指示判断结果的第一信号输送至逻辑故障判断电路；逻辑故障判断电路根据第一信号和igbt栅极控制信号判断igbt是否被击穿，并将指示判断结果的第二信号输送至锁存电路；锁存电路用于接收第二信号，若接收到指示igbt被击穿的第二信号，则锁存第二信号，同时生成驱动信号，并将驱动信号输送至驱动电路；驱动电路若接收到驱动信号，则控制快动作继电器的常闭触点断开。
7.优选地，所述供电模块输入端与线圈电压正极和负极相连，所述控制模块还包括磁保持继电器，所述快动作继电器包含有串联至igbt所在支路的常闭触点，驱动电路若接收到驱动信号，则控制磁保持继电器的常闭触点断开。
8.优选地，所述igbt电流判断电路包括电流传感器和电压比较器，电流传感器用于检测通过igbt的电流并将电流转换为电压，电压比较器用于判断电流传感器输出的电压大
小，若检测到通过igbt的电流大于预设的阈值，则输出的第一信号为高电平。
9.优选地，所述逻辑故障判断电路包括非门和与门，若检测到第一信号为高电平且igbt栅极控制信号为低电平，则输出的第二信号为高电平。
10.本发明的有益效果是：本发明可避免由于igbt短路造成继电器的上接点与下接点发生短路，提高电路系统的安全性；供电模块无需额外配置控制电源，可简化整体线路；磁保持继电器用于防止线圈断电后快动作继电器重新接通故障支路的问题，可进一步提高电路系统的安全性；逻辑故障判断电路具有较强的抗干扰性，可避免快动作继电器与磁保持继电器出现误动作。
附图说明
11.图1是本发明所述控制模块的结构图。
12.图2是复合继电器正常工作时序图。
13.图3是复合继电器发生击穿故障后的工作时序图。
14.图4是复合继电器发生击穿故障后接点电压波形图。
具体实施方式
15.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
16.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
17.一种复合继电器短路保护电路，其特征在于，包括供电模块和控制模块，供电模块用于向控制模块供电，所述控制模块包括igbt电流判断电路、逻辑故障判断电路、锁存电路、驱动电路及快动作继电器，所述快动作继电器包含有串联至igbt所在支路的常闭触点，其中：igbt电流判断电路用于依据通过igbt的电流大小判断接点电流是否转移到了igbt，并将指示判断结果的第一信号输送至逻辑故障判断电路；逻辑故障判断电路根据第一信号和igbt栅极控制信号判断igbt是否被击穿，并将指示判断结果的第二信号输送至锁存电路；锁存电路用于接收第二信号，若接收到指示igbt被击穿的第二信号，则锁存第二信号，同时生成驱动信号，并将驱动信号输送至驱动电路，锁存电路锁存指示igbt被击穿的第二信号后，可防止由于igbt故障支路断开后造成逻辑被改变，引起故障支路重新接通的问题，并且考虑到交流环境下igbt的电流一直变化，即当igbt栅极控制信号为高电平时，通过igbt的电流有周期性的高低变化，所以锁存电路可实现了整个系统的交直流通用功能；驱动电路用于将驱动信号功率放大，若接收到驱动信号，则驱动电路控制快动作继电器的常闭触点断开，快动作继电器可保证切断故障电路的快速性，当igbt被击穿时，控制模块可快速做出判断并控制快动作继电器断开igbt所在支路，防止继电器的上接点与下接点发生短路，可提高电路系统的安全性。
18.所述供电模块输入端与线圈电压正极和负极相连，所述供电模块以线圈电压为初始电源，将线圈电压转换为控制模块所需的电压等级并向控制模块供电，同时提供可靠的隔离措施，由此无需额外配置控制电源，可简化整体线路，所述控制模块还包括磁保持继电器，所述快动作继电器包含有串联至igbt所在支路的常闭触点，驱动电路若接收到驱动信号，则控制磁保持继电器的常闭触点断开，磁保持继电器用于防止线圈断电后快动作继电器重新接通故障支路的问题，进一步提高电路系统的安全性。
19.所述igbt电流判断电路包括电流传感器和电压比较器，电流传感器用于检测通过igbt的电流并将电流转换为电压，电压比较器用于判断电流传感器输出的电压大小，若检测到通过igbt的电流大于预设的阈值，表明由电弧能量产生的接点电流已经转移到了igbt所在支路，此时输出的第一信号为高电平。
20.所述逻辑故障判断电路包括非门和与门，设第一信号为a，igbt栅极控制信号为b，a高电平表示由电弧能量产生的接点电流已经转移到了igbt所在支路，b高电平为导通igbt的控制信号，第二信号为y，则逻辑故障判断电路的判断逻辑为，即a为高电平且b为低电平，则输出的y为高电平，表明igbt已被击穿，通过a与b的逻辑判断得出igbt是否被击穿的方式具有较强的抗干扰性，可避免快动作继电器与磁保持继电器出现误动作。
21.本发明的工作原理是，通过逻辑故障判断电路，当igbt栅极控制信号为低电平且通过igbt的支路电流信号为高电平时，表明igbt被击穿，锁存电路接收到表明igbt被击穿的高电平第二信号时，锁存第二信号并通过驱动电路驱动快动作继电器与磁保持继电器断开相应的常闭触点。
22.复合继电器正常工作时序图如图2所示，可以看出，正常工作时，给igbt关断信号即igbt栅极控制信号变为低电平后，第一信号立即变为低电平，此时驱动信号也为低电平。
23.复合继电器发生击穿故障后的工作时序图如图3所示，可以看出，发生击穿故障时，给igbt关断信号即igbt栅极控制信号变为低电平后，第一信号仍为高电平，经一小段延时后，第一信号变为低电平，表明快动作继电器成功断开故障支路。
24.复合继电器发生击穿故障后接点电压波形图如图4所示，虚线波形为动接点与具有分断动作的上接点的电压波形，实线波形为动接点与具有闭合动作的下接点的电压波形，可以看出，由于快动作继电器成功切除故障支路，两段电压波形有一段时间内不同时为零，表明上接点与下接点未发生短路。
25.本发明可避免由于igbt短路造成继电器的上接点与下接点发生短路，提高电路系统的安全性；供电模块无需额外配置控制电源，可简化整体线路；磁保持继电器用于防止线圈断电后快动作继电器重新接通故障支路的问题，可进一步提高电路系统的安全性；逻辑故障判断电路具有较强的抗干扰性，可避免快动作继电器与磁保持继电器出现误动作。
26.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。