具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器的制作方法
1.本实用新型涉及切开关控制器技术领域，具体为具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器。
背景技术：
2.投切开关在电网中的运用十分普遍，而投切开关工作时最主要的部分在于投切开关控制器，投切开关控制器就相当于投切开关的大脑，对于过零投切开关来说，其控制器就需要检测电路中的过零电流或过零电压，并需要非常准确地对投切开关发出断开或闭合的指令，因此，我们判断投切开关工作与否通常是通过观察其控制器指示灯的状态来进行判定的。
3.现有的晶闸管投切开关控制器，一部分完全采用硬件电路实现投切功能，一部分需要依赖单片机程序控制实现功能。前者一般很难做到完善的故障检测及保护功能，而后者虽然可以实现很多保护功能但是成本较高，抗干扰能力弱，生产及后期维护较为麻烦。尤其是缺相保护功能，完全采用硬件电路的开关很难具备，而依赖单片机程序控制的开关虽然可以通过对电压的采样判断实现缺相检测及报警，但极大的占用了嵌入式系统中单片机的运算资源，使得开发者对单片机的性能要求提高，间接地导致成本的上升。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于提供具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，包括缺相检测单元、触发逻辑单元、晶闸管驱动单元和风扇驱动单元，所述缺相检测单元的输出端与所述触发逻辑单元的输入端电性连接，所述触发逻辑单元的输出端分别与所述晶闸管驱动单元和所述风扇驱动单元的输入端电性连接。
6.进一步的，所述缺相检测单元包括三个整流电路，所述整流电路包括缺相保护晶体管、电解电容、电阻一和电阻二，所述缺相保护晶体管与所述电解电容串联，所述电解电容与所述电阻一串联，所述电阻一与所述电阻二并联。
7.进一步的，所述缺相保护晶体管包括晶体管d3、晶体管d7和晶体管d11，所述电解电容包括电解电容c2、电解电容c4和电解电容c6，所述电阻一包括电阻r7、电阻r18和电阻r29，所述电阻二包括电阻r9、电阻r20和电阻r31。
8.进一步的，所述触发逻辑单元包括通断晶体管q2、通断晶体管q4和通断晶体管q6，所述通断晶体管q2、所述通断晶体管q4和所述通断晶体管q6依次串联，所述通断晶体管q2的1引脚与所述电阻r7串联，所述通断晶体管q2的2引脚与所述电阻r9串联，所述通断晶体管q4的1引脚与所述电阻r8串联，所述通断晶体管q4的2引脚与所述电阻r20串联，所述通断晶体管q6的1引脚与所述电阻r29串联，所述通断晶体管q6的2引脚与所述电阻r31串联，所述通断晶体管q2连接有三极管q1，所述通断晶体管q6连接有二极管d120、二极管d121和二
极管d122。
9.进一步的，所述晶闸管驱动单元包括多个极联的光可控硅驱动外部晶闸管，所述光可控硅驱动外部晶闸管与所述三极管q1电性连接。
10.进一步的，所述风扇驱动单元包括光固态继电器u7，所述光固态继电器u7的3引脚连接有二极管d123、二极管d124和二极管d125，所述二极管d123通过a-引脚与所述二极管d120连接，所述二极管d124通过b-引脚与所述二极管d121连接，所述二极管d125通过c-引脚与所述二极管d122连接。
11.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
12.1、本实用新型完全依靠模拟电路，不借助单片机程序控制，采用彼此之间相互影响相互制约的控制逻辑实现缺相保护等功能，既达成了缺相保护的目的，又降低了成本及工艺工序，减少了采购风险，本控制器电路板生产下线以后可以直接装机测试，无需烧录等其他工序。
13.2、本实用新型通过将相线电压转换为直流高压，再通过光耦将直流高压转换为对应的电流信号，在这个转换过程中，已然产生了一个至少3750v的电气隔离耐压，这样的设计使得控制器更加安全，不易发生漏电等意外事故。
14.3、本实用新型所采用的模拟电路，并没有采用任何需要低压直流供电的数字电路芯片或模拟电路芯片，并不从交流电网中获取电能，而是巧妙的利用外部触发信号传递的几个毫安的弱小电流来实现功能，当外部触发信号关闭时，控制器模拟电路也随之停止运行，系统待机功耗等于0，而单片机程序控制的控制器都不可避免的会产生待机功耗问题，因此，本控制器可以极大的延长电路板使用寿命，节约电能，降低控制器故障率，功能运行更加稳定可靠。
附图说明
15.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
16.图1是本实用新型整体的单元连接流程图；
17.图2是本实用新型整体的电路拓扑图；
18.图3是本实用新型整体的共补型电路示意图；
19.图4是本实用新型整体的分补型电路示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1-图4，本实用新型提供技术方案：具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，包括缺相检测单元、触发逻辑单元、晶闸管驱动单元和风扇驱动单元，所述缺相检测单元的输出端与所述触发逻辑单元的输入端电性连接，所述触发逻辑单元的输出端分别与所述晶闸管驱动单元和所述风扇驱动单元的输入端电性连接，所述缺相检测单元包括三个整
流电路，所述整流电路包括缺相保护晶体管、电解电容、电阻一和电阻二，所述缺相保护晶体管与所述电解电容串联，所述电解电容与所述电阻一串联，所述电阻一与所述电阻二并联，所述缺相保护晶体管包括晶体管d3、晶体管d7和晶体管d11，所述电解电容包括电解电容c2、电解电容c4和电解电容c6，所述电阻一包括电阻r7、电阻r18和电阻r29，所述电阻二包括电阻r9、电阻r20和电阻r31，所述触发逻辑单元包括通断晶体管q2、通断晶体管q4和通断晶体管q6，所述通断晶体管q2、所述通断晶体管q4和所述通断晶体管q6依次串联，所述通断晶体管q2的1引脚与所述电阻r7串联，所述通断晶体管q2的2引脚与所述电阻r9串联，所述通断晶体管q4的1引脚与所述电阻r8串联，所述通断晶体管q4的2引脚与所述电阻r20串联，所述通断晶体管q6的1引脚与所述电阻r29串联，所述通断晶体管q6的2引脚与所述电阻r31串联，所述通断晶体管q2连接有三极管q1，所述通断晶体管q6连接有二极管d120、二极管d121和二极管d122，所述晶闸管驱动单元包括多个极联的光可控硅驱动外部晶闸管，所述光可控硅驱动外部晶闸管与所述三极管q1电性连接，所述风扇驱动单元包括光固态继电器u7，所述光固态继电器u7的3引脚连接有二极管d123、二极管d124和二极管d125，所述二极管d123通过a-引脚与所述二极管d120连接，所述二极管d124通过b-引脚与所述二极管d121连接，所述二极管d125通过c-引脚与所述二极管d122连接。
22.具体实施方式为：本控制器内部并不采用单片机或其他类似的微处理器，完全通过分立半导体元器件(模拟电路)实现缺相保护功能及基础的晶闸管投切功能；控制器由晶闸管驱动单元、触发逻辑单元、缺相检测单元和风扇驱动单元组成；缺相检测单元依靠硬件电路自动判断缺相故障，并将故障信号传递至触发逻辑单元，即使控制器外部输入触发信号，但由于缺相故障的存在使得逻辑检测无法通过，外部信号无法使能晶闸管驱动单元和风扇驱动单元；
23.控制器的缺相检测单元，通过整流电路将三相电网中的l1，l2，l3相对n线电压转换为直流电压，并将电网电压波动范围参数考虑进去取得正常情况下的直流电压值；当三相电发生缺相故障时，对应相线对n线电压发生改变，整流后的直流电压也低于正常情况下的电压值；一旦该直流电压低于正常值，就会导致内部电路中的缺相保护晶体管无法导通，使得外部触发信号无法通过该晶体管进行有效传输；
24.控制器的触发逻辑单元，依次判断三相对应的通断晶体管是否导通，当且仅当三个晶体管同时导通时，即无缺相故障后，一旦外部输出有效的触发信号，就可以让信号通过缺相保护晶体管，传递给后级的驱动单元；
25.控制器的晶闸管驱动单元，采用多个级联的光可控硅驱动外部晶闸管；通过将多个光可控硅级联，驱动信号依次驱动各个光可控硅，可以有效提高系统耐压和抗电网谐波干扰能力；
26.控制器的风扇驱动单元，采用光固态继电器驱动外部交流散热风扇，有效的外部触发信号在驱动晶闸管的同时，可以同时驱动散热风扇，从而实现晶闸管投切时风扇转动，晶闸管关闭时风扇停转，延长风扇寿命，减少电能损耗；
27.附图2中的字母表示如下：
28.a：l1-n，l2-n，l3-n三个整流电路；
29.b：电压范围判断，将电压范围转换为电流驱动能力实现晶体管的通断；
30.c：三相对应通断晶体管，采用光耦隔离；
31.d：缺相保护晶体管，采用pnp型或pmos；
32.e：级联的光可控硅；
33.f：光固态继电器。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：包括缺相检测单元、触发逻辑单元、晶闸管驱动单元和风扇驱动单元，所述缺相检测单元的输出端与所述触发逻辑单元的输入端电性连接，所述触发逻辑单元的输出端分别与所述晶闸管驱动单元和所述风扇驱动单元的输入端电性连接。2.根据权利要求1所述的具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：所述缺相检测单元包括三个整流电路，所述整流电路包括缺相保护晶体管、电解电容、电阻一和电阻二，所述缺相保护晶体管与所述电解电容串联，所述电解电容与所述电阻一串联，所述电阻一与所述电阻二并联。3.根据权利要求2所述的具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：所述缺相保护晶体管包括晶体管d3、晶体管d7和晶体管d11，所述电解电容包括电解电容c2、电解电容c4和电解电容c6，所述电阻一包括电阻r7、电阻r18和电阻r29，所述电阻二包括电阻r9、电阻r20和电阻r31。4.根据权利要求3所述的具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：所述触发逻辑单元包括通断晶体管q2、通断晶体管q4和通断晶体管q6，所述通断晶体管q2、所述通断晶体管q4和所述通断晶体管q6依次串联，所述通断晶体管q2的1引脚与所述电阻r7串联，所述通断晶体管q2的2引脚与所述电阻r9串联，所述通断晶体管q4的1引脚与所述电阻r8串联，所述通断晶体管q4的2引脚与所述电阻r20串联，所述通断晶体管q6的1引脚与所述电阻r29串联，所述通断晶体管q6的2引脚与所述电阻r31串联，所述通断晶体管q2连接有三极管q1，所述通断晶体管q6连接有二极管d120、二极管d121和二极管d122。5.根据权利要求4所述的具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：所述晶闸管驱动单元包括多个极联的光可控硅驱动外部晶闸管，所述光可控硅驱动外部晶闸管与所述三极管q1电性连接。6.根据权利要求4所述的具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，其特征在于：所述风扇驱动单元包括光固态继电器u7，所述光固态继电器u7的3引脚连接有二极管d123、二极管d124和二极管d125，所述二极管d123通过a-引脚与所述二极管d120连接，所述二极管d124通过b-引脚与所述二极管d121连接，所述二极管d125通过c-引脚与所述二极管d122连接。
技术总结
本实用新型公开了具备缺相保护功能的晶闸管投切控制器，包括缺相检测单元、触发逻辑单元、晶闸管驱动单元和风扇驱动单元，缺相检测单元的输出端与触发逻辑单元的输入端电性连接，触发逻辑单元的输出端分别与晶闸管驱动单元和风扇驱动单元的输入端电性连接。本实用新型完全依靠模拟电路，不借助单片机程序控制，采用彼此之间相互影响相互制约的控制逻辑实现缺相保护等功能，既达成了缺相保护的目的，又降低了成本及工艺工序；本控制器通过将相线电压转换为直流高压，再通过光耦将直流高压转换为对应的电流信号，在这个转换过程中，产生了一个至少3750V的电气隔离耐压，使得控制器更加安全，不易发生漏电等意外事故。不易发生漏电等意外事故。不易发生漏电等意外事故。
