專(zhuān)利名稱：一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電氣工程領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置。
目前，低壓電網(wǎng)(380V/220V)的無(wú)功損耗，是通過(guò)掛接在電網(wǎng)上的電力電容自動(dòng)投入和切出來(lái)達(dá)到的。現(xiàn)在無(wú)功補(bǔ)償控制器普遍都是采用交流接觸器或雙向可控硅作為開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制電容器通斷，交流接觸器投切時(shí)涌流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，會(huì)使接觸器觸頭燒蝕嚴(yán)重，甚至發(fā)生觸頭熔焊現(xiàn)象，相應(yīng)地電容器的壽命也會(huì)大大縮短；可控硅雖可實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切，從而浪涌電流大大減小，但因可控硅的固有物理特性，不可避免地存在著功耗大、溫升高，產(chǎn)生被稱作“電污染”的諧波成份等會(huì)影響設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行的問(wèn)題，大功耗不但抵消了無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果，而且整個(gè)裝置的壽命和可靠性不能有效保障，甚至?xí)绊懻麄€(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)制造低壓復(fù)合開(kāi)關(guān)，以克服目前低壓無(wú)功補(bǔ)償中使用交流接觸器或可控硅作為補(bǔ)償電容投切開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，本發(fā)明的特征在于具有與低壓相連的并聯(lián)在一起的可控硅和繼電器(能用于低壓交流電路的繼電器或接觸器。以下所述的繼電器同)、控制可控硅的驅(qū)動(dòng)電路、控制繼電器的驅(qū)動(dòng)電路、控制可控硅驅(qū)動(dòng)電路和控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路的單片機(jī)、與單片機(jī)相連的開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)電路和與單片機(jī)相連的電壓過(guò)零檢測(cè)電路。單片機(jī)按以下程序流程進(jìn)行控制首先初始化，完成設(shè)置單片機(jī)各管腳及各寄存器初值；控制信號(hào)為接通，要求開(kāi)關(guān)接通，如是已接通狀態(tài)，到程序開(kāi)始處，如未接通狀態(tài)，則投入A相繼電器，檢測(cè)B相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投B相可控硅，檢測(cè)C相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投C相可控硅，投入B、C相繼電器，撤出BC相可控硅，到程序開(kāi)始處；控制信號(hào)為關(guān)，要求開(kāi)關(guān)關(guān)斷，如是已關(guān)斷狀態(tài)，則到程序開(kāi)始處，如不是已關(guān)斷狀態(tài)，則投入B、C相可控硅，切出BC相繼電器，關(guān)斷可控硅，讓可控硅電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷，延時(shí)一段時(shí)間后，切出A相繼電器，到程序開(kāi)始處。
采取以上措施的本發(fā)明，投入時(shí)，在電壓過(guò)零瞬間將可控硅先過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通，待電流穩(wěn)定后，再將繼電器吸合導(dǎo)通，切出繼電器。由于投入時(shí)，是在電壓過(guò)零時(shí)用可控硅投入，可控硅的響應(yīng)速度快，在負(fù)載的兩端也是在電壓過(guò)零時(shí)接通，電流不會(huì)產(chǎn)生突變，因而避免了涌流。而穩(wěn)定后，則用繼電器吸合導(dǎo)通，切出可控硅，此時(shí)，是用繼電器導(dǎo)通，由于繼電器的主回路接觸電阻小，功耗很小，不發(fā)熱且沒(méi)有任何諧波產(chǎn)生；切出時(shí)，將可控硅投入，繼電器切出，可控硅導(dǎo)通信號(hào)撤消，利用可控硅電流過(guò)零關(guān)斷的特性，實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷。
下面再結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述附

圖1是本發(fā)明的電路方框圖；附圖2是本發(fā)明的程序流程圖；附圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電路方框圖；附圖4是本發(fā)明實(shí)施例的程序流程圖；附圖5是本發(fā)明實(shí)施例的低壓電路圖；附圖6是本發(fā)明實(shí)施例的高壓電路圖。
參看附圖1。附圖1是本發(fā)明的一相控制電路，如需控制三相，則增加二相相可控硅驅(qū)動(dòng)電路及受控的可控硅，增加二相相繼電器電路及受控的繼電器，增加二相相電壓過(guò)零檢測(cè)電路。本發(fā)明由一端接電網(wǎng)另一端接負(fù)載的并聯(lián)在一起的可控硅和繼電器、控制可控硅的相可控硅驅(qū)動(dòng)電路、控制繼電器的相繼電器驅(qū)動(dòng)電路、控制相可控硅驅(qū)動(dòng)電路和控制相繼電器驅(qū)動(dòng)電路的單片機(jī)、與單片機(jī)相連的開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)電路和與單片機(jī)相連的相電壓過(guò)零檢測(cè)電路構(gòu)成。目前，上述各單元電路，一般的技術(shù)人員均可設(shè)計(jì)制造?？煽毓栌秒p向可控硅，如BTA41系列。繼電器可用一般的交流接觸器或新型的脈沖繼電器，如上海貝斯特公司生產(chǎn)的BST系列產(chǎn)品。相電壓過(guò)零檢測(cè)電路可采用常規(guī)光耦過(guò)零檢測(cè)電路。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)檢測(cè)電路可采用常規(guī)光耦檢測(cè)電路。相可控硅驅(qū)動(dòng)電路可設(shè)計(jì)成多種形式，例如，用一振蕩源，通過(guò)中頻變壓器驅(qū)動(dòng)可控硅。相繼電器驅(qū)動(dòng)電路也可設(shè)計(jì)成多種形式，例如小功率繼電器驅(qū)動(dòng)大功率繼電器。單片機(jī)可用多種系列商品，例如51系列或PIC系列，單片機(jī)的運(yùn)行由所寫(xiě)入的程序控制。
附圖2是本發(fā)明的程序流程圖。首先初始化，完成設(shè)置單片機(jī)各管腳及各寄存器初值；控制信號(hào)為接通，要求開(kāi)關(guān)接通，如是已接通狀態(tài)，到程序開(kāi)始處，如未接通狀態(tài)，則投入A相繼電器，檢測(cè)B相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投B相可控硅，檢測(cè)C相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投C相可控硅，投入B、C相繼電器，撤出BC相可控硅，到程序開(kāi)始處；控制信號(hào)為關(guān)，要求開(kāi)關(guān)關(guān)斷，如是已關(guān)斷狀態(tài)，則到程序開(kāi)始處，如不是已關(guān)斷狀態(tài)，則投入B、C相可控硅，切出BC相繼電器，關(guān)斷可控硅，讓可控硅電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷，延時(shí)一段時(shí)間后，切出A相繼電器，到程序開(kāi)始處。所編的源程序按流程圖編制。
附圖3是本發(fā)明實(shí)施例的三相低壓復(fù)合開(kāi)關(guān)電路方框圖。為了更好的效果，本實(shí)施例在附圖1的基礎(chǔ)上增加了主要大功率元件檢測(cè)電路、缺相檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)顯示電路。
附圖4是本發(fā)明實(shí)施例的程序流程圖。各主要框功能說(shuō)明。1、初始化。主要是完成設(shè)置單片機(jī)各管腳及各寄存器初值；2、控制信號(hào)為接通。要求開(kāi)關(guān)接通，則檢測(cè)是否有缺相？缺相，則關(guān)斷所有可控硅及繼電器，并到程序開(kāi)始處；不缺相，則檢測(cè)現(xiàn)在是否是已經(jīng)接通狀態(tài)？如是已接通狀態(tài)，則檢測(cè)繼電器是否全部接通，如有不接通部分繼電器，則說(shuō)明繼電器已有故障，此時(shí)關(guān)閉所有可控硅及繼電器，顯示故障并待修，如繼電器全部接通，則到程序開(kāi)始處；如不是已接通狀態(tài)，則檢測(cè)負(fù)載是否已接？如不接，則不投，到程序開(kāi)始處；如負(fù)載已接，則投入A相繼電器(由于在三相中，只投一相，未形成回路，所以A相只用一個(gè)繼電器，不用可控硅)，檢測(cè)B相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投B相可控硅，B相可控硅投入后，檢測(cè)是否正常受控，如不接通，則表示不正常，此時(shí)關(guān)斷所有可控硅及繼電器，并顯示故障待修；如已接通，則檢測(cè)C相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投C相可控硅，C相可控硅投入后，檢測(cè)是否正常受控，如不接通，則表示不正常，此時(shí)關(guān)斷所有可控硅及繼電器，并顯示故障待修；如已接通，則投入B、C相繼電器，撤出BC相可控硅，并顯示接通狀態(tài)，到程序開(kāi)始處。3、控制信號(hào)為關(guān)，則檢測(cè)是否是已經(jīng)關(guān)斷狀態(tài)？如是已關(guān)斷狀態(tài)，則檢測(cè)三相是否全部關(guān)斷，是否符合已關(guān)斷條件，如是，則到程序開(kāi)始處；否則，切出所有可控硅及繼電器，到程序開(kāi)始處。如不是已關(guān)斷狀態(tài)，則投入B、C相可控硅，切出BC相繼電器，關(guān)斷可控硅，讓可控硅電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷，延時(shí)一段時(shí)間后，切出A相繼電器，并顯示關(guān)斷狀態(tài)，到程序開(kāi)始處。
附圖5和附圖6分別是本實(shí)施例的低壓電路圖和高壓電路圖。附圖5中主要的元件為U1為CMOS4050，U2為CMOS4069，U3為T(mén)LP521-1光耦，U4為PHILIPS公司的P87LPC764單片機(jī)，U5為達(dá)林頓陣列ULN2003，U6為74LS32，U7為三端穩(wěn)壓器7805，T2為電源變壓器，DPDT1及DPDT2為雙刀雙擲繼電器，J1為16腳引線插座，J2為三腳插座。附圖6中主要的元件為U1為T(mén)LP521-4光耦TB1為B相可控硅的驅(qū)動(dòng)中周；TC1為C相可控硅的驅(qū)動(dòng)中周；KA1、KB1、KC1分別為A、B、C相的脈沖繼電器，本實(shí)施例所用的脈沖繼電器為上海貝斯特公司生產(chǎn)的BST系列繼電器；TRIAC1、TRIAC2為B相雙向可控硅；TRIAC3、TRIAC4為C相雙向可控硅；J1為16腳引線插座。對(duì)照附圖3，各單元電路對(duì)應(yīng)各元件如下A相電壓過(guò)零檢測(cè)電路(實(shí)施例中的過(guò)零信號(hào)檢測(cè)電路兼作主要大功率元件狀態(tài)檢測(cè)電路，即可控硅及繼電器狀態(tài)檢測(cè)、負(fù)載接否檢測(cè)電路)，由附圖5中的電阻R3、U2F、二極管D2、電解電容E2、電阻R5、U6C及附圖6中光耦U1、二極管D3、電阻R8構(gòu)成A相電壓過(guò)零檢測(cè)電路；B相電壓過(guò)零檢測(cè)電路由附圖5中電阻R2、U1C、電阻R11、電容C2、U1D、電容C4、電阻R15、二極管D4和附圖6中光耦U1、二極管D2、電阻R7構(gòu)成B相電壓過(guò)零檢測(cè)電路；C相電壓過(guò)零檢測(cè)電路由附圖5中電阻R1、U1A、電阻R9、電容C1、U1B、電容C3、電阻R14、二極管D1和附圖6中光耦U1、二極管D1、電阻R6構(gòu)成C相電壓過(guò)零檢測(cè)電路；A相缺相檢測(cè)電路，由附圖5中二極管D8、電容C14、電阻R22、電阻R23、U6D構(gòu)成；BC相缺相檢測(cè)電路，由附圖5中電阻R4、U2E、二極管D3、電阻R16、電容E1、U1F和附圖6中光耦U1、二極管D4、電阻R1、電容C1構(gòu)成；開(kāi)關(guān)控制信號(hào)檢測(cè)電路由附圖5中三腳插座J2、電阻R17、二極管D5、U3、電阻R13、U1E、電阻R6、電容E3構(gòu)成；開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)顯示電路由附圖5中電阻R21、發(fā)光二極管L2、電阻R20、發(fā)光二極管L1構(gòu)成；B相可控硅驅(qū)動(dòng)電路由附圖5中電阻R7、U2B、電容C8、U2A、電容C9、電阻R8、達(dá)林頓陣列U5、電阻R12、三極管N1、電容C5、三極管N3、U6A及附圖6中的中周TB1、電阻R4、電阻R5構(gòu)成；C相可控硅驅(qū)動(dòng)電路由附圖5中電阻R7、U2B、電容C8、U2A、電容C9、電阻R8、達(dá)林頓陣列U5、電阻R10、三極管N2、電容C6、三極管N4、U6B及附圖6中的中周TC1、電阻R2、電阻R3構(gòu)成；A相繼電器驅(qū)動(dòng)電路由附圖5中二極管D6、電阻R19、電解電容E4、達(dá)林頓陣列U5、U2C、雙刀雙擲開(kāi)關(guān)繼電器DPDT1構(gòu)成；BC相繼電器驅(qū)動(dòng)電路由附圖5中二極管D7、電阻R18、電解電容E5、達(dá)林頓陣列U5、U2D、雙刀雙擲開(kāi)關(guān)繼電器DPDT2構(gòu)成；B相可控硅為雙向可控硅CTRIAC1、TRIAC2，如如所選可控硅耐壓較高，也可只用一個(gè)；C相可控硅為為雙向可控硅TRIAC3、TRIAC4，如所選可控硅耐壓較高，也可只用一個(gè)；KA1、KB1、KC1分別為A、B、C相的脈沖繼電器；單片機(jī)則由附圖5中的單片機(jī)U4、電容C10、電容C11、晶振CRY1、E7構(gòu)成；電源濾波整流電路則由附圖5中電容C12、變壓器T1、變壓器T2、整流橋堆RIDGE1、電解電容E6、電容C7、三端穩(wěn)壓管U7、電解電容E8、電容C13構(gòu)成，供給各需直流電源的單元工作；B相可控硅的動(dòng)態(tài)過(guò)壓保護(hù)由附圖6中的電阻R9、電容C4、電阻R10、電容C5構(gòu)成，如可控硅的耐壓較高，也可取消；C相可控硅的動(dòng)態(tài)過(guò)壓保護(hù)由附圖6中電阻R11、電容C2、電阻R12、電容C 3構(gòu)成，如可控硅的耐壓較高，也可取消。各管腳的聯(lián)接關(guān)系順著標(biāo)識(shí)符找即可。如附圖5中有標(biāo)識(shí)符為L(zhǎng)1C，則表示圖中的所有標(biāo)有L1C處的管腳均聯(lián)接在一起。
權(quán)利要求
1.一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，本發(fā)明的特征在于具有與低壓相連的并聯(lián)在一起的可控硅和繼電器、控制可控硅的驅(qū)動(dòng)電路、控制繼電器的驅(qū)動(dòng)電路、控制可控硅驅(qū)動(dòng)電路和控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路的單片機(jī)、與單片機(jī)相連的開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)電路和與單片機(jī)相連的電壓過(guò)零檢測(cè)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，其特征為所述的單片機(jī)控制程序流程為首先初始化，完成設(shè)置單片機(jī)各管腳及各寄存器初值；控制信號(hào)為接通，要求開(kāi)關(guān)接通，如是已接通狀態(tài)，到程序開(kāi)始處，如未接通狀態(tài)，則投入A相繼電器，檢測(cè)B相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投B相可控硅，檢測(cè)C相電壓過(guò)零時(shí)間，并在過(guò)零時(shí)投C相可控硅，投入B、C相繼電器，撤出BC相可控硅，到程序開(kāi)始處；控制信號(hào)為關(guān)，要求開(kāi)關(guān)關(guān)斷，如是已關(guān)斷狀態(tài)，則到程序開(kāi)始處，如不是已關(guān)斷狀態(tài)，則投入B、C相可控硅，切出BC相繼電器，關(guān)斷可控硅，讓可控硅電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷，延時(shí)一段時(shí)間后，切出A相繼電器，到程序開(kāi)始處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，其特征為還可設(shè)置與單片機(jī)相連的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)顯示電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，其特征為還可設(shè)置與單片機(jī)相連的負(fù)載接否檢測(cè)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，其特征為還可設(shè)置與單片機(jī)相連的主要大功率元件狀態(tài)檢測(cè)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，其特征為還可設(shè)置與單片機(jī)相連的缺相檢測(cè)電路。
全文摘要
一種低壓復(fù)合式開(kāi)關(guān)，本發(fā)明的特征在于具有與低壓相連的并聯(lián)在一起的可控硅和繼電器、控制可控硅的驅(qū)動(dòng)電路、控制繼電器的驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)、開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)電路和電壓過(guò)零檢測(cè)電路。本發(fā)明是在電壓過(guò)零時(shí)用可控硅投入，避免了涌流。而穩(wěn)定后，則用繼電器吸合導(dǎo)通，切出可控硅，由于繼電器的主回路接觸電阻小，功耗很小，不發(fā)熱且沒(méi)有任何諧波產(chǎn)生；切出時(shí)，將可控硅投入，繼電器切出，可控硅導(dǎo)通信號(hào)撤消，利用可控硅電流過(guò)零關(guān)斷的特性，實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零自動(dòng)關(guān)斷。
文檔編號(hào)H01H9/56GK1466160SQ02124629
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者姚普糧, 韋甘銘, 林朝光, 付文軍 申請(qǐng)人:北海市深藍(lán)科技發(fā)展有限責(zé)任公司