[發明專利]用于隔離高壓功率控制元件的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210319438.7
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102902297B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: E·貝當古
• 申請（專利權）人: 瓦特制動器有限公司
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 舒雄文;王英

相關申請

本申請要求于2011年7月27日提交的同時待審的美國臨時專利申請61/512323的優先權。

技術領域

以下所描述的本發明涉及電控制領域，更具體地，涉及對于控制電負載的高壓繼電器驅動電路的控制。

背景技術

為了安全操作，需要對高壓繼電器進行物理隔離。保險公司實驗室(Underwriters?Laboratories)最近提高了其對于347VAC系統的間距和測試要求。保險公司實驗室要求在高壓與任何可能和人(例如，安裝人員或用戶)接觸到的部件之間存在特定的物理間距。通常，保險公司實驗室認為通常小于等于42.5VDC和小于等于30VAC的低壓電路可與人接觸。因為從低壓線圈接觸部到高壓繼電器接觸部的距離通常小于所要求的最小間距，所以普通商用繼電器不符合該高壓間距要求。

現有的特殊繼電器是保險公司實驗室所列出的用于347VAC操作的繼電器，但是這些繼電器比所要滿足的間距要求大得多，成本是普通商用繼電器的三至四倍，并且通常是不期望的閂鎖型繼電器。

在繼電器控制電路中，例如6-24V直流或交流的低壓線圈由低壓控制電路驅動以在該線圈中形成電流，從而形成將連接至一個高壓接觸部的繼電器接觸部銜鐵拉向另一開路高壓接觸部的磁場，從而使繼電器接觸部閉合并形成閉合高壓電路。這使得一個繼電器接觸部上的高壓電源可以連接至與其它接觸部連接的負載以便控制至負載的功率。在照明控制中，24VDC是非常普通的操作電壓，因此發現由24V電源驅動的繼電器線圈是很常見的。大多數商用繼電器是保險公司實驗室對于普通美國操作電壓(例如，120VAC或277VAC)所列出或定級的繼電器，這是因為低壓線圈與高壓繼電器接觸部之間的物理間隔符合保險公司實驗室對于間距的要求，但是這些間距并不適合于對347VAC的控制。

發明內容

以下所描述的設備和方法用于使用商用低壓和低成本繼電器的高壓控制電路。使用商用開關繼電器的低壓控制系統用于通過隔離層控制并切換隔離低壓電源。所述隔離低壓電源用于驅動控制施加至高壓負載的高壓功率的商用開關繼電器。增加通過隔離層控制的所述隔離低壓電源，使得可以使用商用低壓部件來切換諸如347VAC等高壓功率而不違背保險公司實驗室的間隔或測試要求。

在所描述的隔離高壓控制電路中，例如24VDC，從概念上說，隔離控制功率電路中的所有元件都暴露于來自保險公司實驗室測試觀點的高壓。使用隔離的24VDC電源而不是使用暴露的低壓電源，來對隔離功率電路的繼電器線圈進行供電。為了仍然允許由低壓控制電路進行控制，光隔離器或其它合適的隔離部件用于從暴露的低壓系統發送控制信號穿過例如光隔離等合適的隔離阻擋至隔離高壓系統，以控制“熱”繼電器線圈。由于認為隔離繼電器線圈和隔離繼電器接觸部兩者均位于電路的高壓側，因此可以在隔離高壓應用中使用普通商用繼電器。這節省了大量成本并且允許使用較小的商用繼電器，從而可以使產品制造得更小，例如，適合于如某些地方性建筑法規所要求的那樣安裝在標準接線盒內部。

附圖說明

圖1是多層隔離功率控制系統的框圖。

圖2是圖1的隔離低壓電源的示意圖。

具體實施方式

在圖1中，多層功率控制系統10包括第一控制系統12，第一控制系統12是通過隔離元件16來控制高壓功率系統14的低壓控制系統。低壓控制系統12包括低壓電源12P和產生低壓控制信號13的控制元件17。控制元件17可以是任何適合的用戶控制裝置，諸如按鈕、開關、繼電器或其它電開關裝置等。可以將低壓控制系統12的一些或全部元件封裝在常規接線盒或開關盒中。隔離元件16可以是任何合適的控制信號隔離器，諸如光隔離器等。隔離元件16將低壓控制信號13隔離并轉化為施加至高壓功率系統14的一個或多個隔離控制信號13H。

高壓功率系統14是包括隔離低壓電源18和諸如繼電器19等的隔離開關或控制元件的控制系統。隔離控制元件可以是諸如繼電器19等單個元件，或者可以是任何合適的開關或控制電路，諸如晶體管開關電路、三端雙向可控硅開關元件開關電路、可控硅開關電路或光隔離器開關電路等。