專利名稱：開關(guān)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制將具有三相鐵心的三相電抗器與三相交流電源接通的開 關(guān)的開關(guān)操作的開關(guān)控制裝置，特別涉及抑制接通時(shí)的沖擊電流的技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了抑制接通該三相電抗器時(shí)的沖擊電流，以往采用接通時(shí)的相位控制。
例如，在專利文獻(xiàn)1的實(shí)施形態(tài)5中，在對中性點(diǎn)接地的由三相鐵心構(gòu)成的、 星形聯(lián)接的分流電抗器接通電源電壓時(shí)，首先最初在第1相(R相)電源電壓的 電壓最大點(diǎn)接通第l相，在從第l相接通時(shí)刻起l/4周期后接通第2、 3相(S、 T相)，通過這樣抑制過渡現(xiàn)象，抑制勵(lì)磁沖擊電流。 [專利文獻(xiàn)l]再公表特許WO00/04564號公報(bào)
以往的三相電抗器接通控制中的目標(biāo)接通相位，是將電抗器鐵心中的剩磁 通為零作為前提來研究的，實(shí)際上，雖然少但總存在剩磁通。而且，由于該剩 磁通的最大值隨機(jī)出現(xiàn)在三相鐵心的各相中，因此用以往的接通相位控制方 式，沖擊電流的抑制效果不一定很有效。
本發(fā)明正是為了解決以上那樣的以往的問題而提出的，其目的在于得到一 種考慮到存在剩磁通之后、能夠有效抑制沖擊電流的開關(guān)控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有關(guān)的開關(guān)控制裝置，控制將具有三相鐵心的三相電抗器與三相交 流電源接通的開關(guān)的開關(guān)操作，其中具有開關(guān)的每相的主電路觸點(diǎn)；能夠獨(dú) 立操作每相的主電路觸點(diǎn)的每相的操作裝置；檢測三相交流電源的各相電壓的 電壓檢測器；以及接通控制電路，該接通控制電路根據(jù)接通指令，首先對第l 相的操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與三相鐵心的中心柱相對應(yīng)的第l相的 主電路觸點(diǎn)在用電壓檢測器檢測的第l相電壓的電壓峰值時(shí)刻閉合，然后對第
2、 3相的操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與三相鐵心的兩側(cè)柱相對應(yīng)的第2、
3相的主電路觸點(diǎn)在用電壓檢測器檢測的第1相電壓的電壓零時(shí)刻閉合。
這樣，在本發(fā)明中，由于最初在與三相鐵心的中心柱相對應(yīng)的第1相電壓 的峰值時(shí)刻接通，因此在該接通時(shí)在該中心柱中產(chǎn)生的磁通均勻地一分為二地
流入其它的兩側(cè)柱，剩下的第2、 3相接通時(shí)的剩磁通平均地減少，能夠抑制 作為整個(gè)三相的沖擊電流。


圖1所示為采用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的開關(guān)控制裝置的電力設(shè)備構(gòu)成圖。 圖2所示為三相交流電源1的各相電壓波形及所希望的接通點(diǎn)(接通相位) 的波形圖。
圖3所示為以往的情況下的電壓接通動(dòng)作的波形圖。
圖4所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的電壓接通動(dòng)作的波形圖。
圖5所示為電抗器的勵(lì)磁特性圖。
圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的電壓接通動(dòng)作的波形圖。 圖7所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的、在與圖6不同的條件下的電壓接通動(dòng) 作的波形圖。 標(biāo)號說明
1 三相交流電源，2、 2R、 2S、 2T 開關(guān)，3、 3R、 3S、 3T 主電路觸點(diǎn)， 4、 4R、 4S、 4T 操作裝置，5 三相電抗器，6 三柱鐵心，7、 7R、 7S、 7T 繞 組，8、 8R、 8S、 8T 磁隙，9 中性點(diǎn)，10、 IOR、 IOS、 10T 電壓檢測器， 11接通控制電路，12指令檢測部，13電壓檢測部，14指令輸出部
具體實(shí)施方式
實(shí)施形態(tài)1
圖1所示為采用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的開關(guān)控制裝置的電力設(shè)備構(gòu)成圖。在 圖中，通過開關(guān)2R、 2S、 2T，三相交流電源1與三相電抗器5進(jìn)行連接，通過 開關(guān)2R、 2S、 2T的開關(guān)操作，三相電抗器5與三相交流電源l進(jìn)行接通以及 從三相交流電源1進(jìn)行切斷。各相開關(guān)2R、 2S、 2T具有將該主電路電流進(jìn)行
開關(guān)的主電路觸點(diǎn)3R、 3S、 3T、以及分別開關(guān)驅(qū)動(dòng)主電路觸點(diǎn)3R、 3S、 3T的 操作裝置4R、 4S、 4T。
三相電抗器5具有在各相設(shè)置磁隙8R、 8S、 8T的三柱鐵心6，將在各鐵心 柱上巻繞的繞組7R、 7S、 7T的一端連在一起的中性點(diǎn)9接地。
電壓檢測器10R、 IOS、 IOT檢測三相交流電源1的各相電壓，它的輸出經(jīng) 過電壓檢測部13，送入到接通控制電路ll。
然后，接通控制電路11若經(jīng)過指令檢測部12，接收使開關(guān)2R、 2S、 2T接 通有關(guān)的指令Q，則進(jìn)行后面詳細(xì)敘述的運(yùn)算處理，決定各相的接通時(shí)刻，并 經(jīng)過指令輸出部14，向操作裝置4R、 4S、 4T進(jìn)行輸出。
以下，說明接通控制電路11的動(dòng)作、即本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的開關(guān)控制 裝置的接通相位控制有關(guān)的動(dòng)作。
圖2所示為用電壓檢測器IOR、 IOS、 IOT檢測的三相交流電源1的各相電 壓波形、以及采用本發(fā)明時(shí)的所希望的接通點(diǎn)(接通相位)。圖中，所謂第l相 (用實(shí)線表示)，表示最初接通的相，所謂第2相(用點(diǎn)劃線表示)及第3相(用 虛線表示)，表示晚于第1相并互相同時(shí)接通的其它兩相
在本發(fā)明中，是將與三相三柱鐵心6的中心柱相對應(yīng)的相作為第l相，由 圖2可知，將它的電壓峰值時(shí)刻作為第l相接通點(diǎn)，這將在后面說明其根據(jù)。 之所以在電壓峰值時(shí)刻進(jìn)行電壓接通，是為了抑制成為電壓積分值的磁通的過 渡分量，這一點(diǎn)與以往相同。若用圖l表示該第l相的接通，則表示將與巻繞 在三柱鐵心6的中心柱上的繞組7S連接的開關(guān)2S的主電路觸點(diǎn)3S接通。
再回到圖2， P1 P5表示第2、 3相接通點(diǎn)的備用點(diǎn)。即，相當(dāng)于從第l 相接通點(diǎn)起0.5周期(相當(dāng)于半周期)以后的3周期以內(nèi)存在的第1相電壓零時(shí) 刻。之所以設(shè)定為0.5周期以后，是由于在第l相接通以后，等待其它2相的 鐵心柱中的剩磁通的直流分量衰減，通過這樣力圖抑制第2、 3相接通時(shí)的沖 擊電流。另外，之所以設(shè)定為3周期以內(nèi)，是由于如果距離第l相接通時(shí)刻的 時(shí)間差過大，則有可能在系統(tǒng)運(yùn)用上出現(xiàn)故障，因此設(shè)定上限。因而，在僅從 抑制沖擊電流的觀點(diǎn)來判斷時(shí)，不需要設(shè)定該上限。
下面，說明也包含以往的情況在內(nèi)、改變各種接通條件時(shí)的根據(jù)仿真計(jì)算 的沖擊電流的比較結(jié)果。另外，在計(jì)算時(shí)，設(shè)額定的磁通大小為l.OPU，對于
各相鐵心柱的剩磁通，設(shè)l相的剩磁通的大小為O. 1PU,剩下的2相的剩磁通
的極性與上述1相的剩磁通的極性相反，其大小為0. 05PU。
首先，圖3所示為前面的專利文獻(xiàn)1中介紹的以往的情況，上部為各相的 電壓波形，下部為各相的磁通波形。圖中，第l相是與三柱的一側(cè)(一側(cè)柱)相 對應(yīng)的相，設(shè)剩磁通為-0.05PU，第2相是與三柱的另一側(cè)(另一側(cè)柱)相對應(yīng) 的相，設(shè)剩磁通為-0. 05PU,第3相是與三柱的中心(中心柱)相對應(yīng)的相，設(shè) 剩磁通為+0. 1PU。
在這種情況下，在第1相的負(fù)的電壓峰值時(shí)刻接通，在它的l/4周期后的 第1相的電壓零時(shí)刻接通第2、 3相。如圖3的下部的圖中可知，第1相接通， 一側(cè)柱的磁通的大小沿負(fù)方向不斷增大。而且，該一側(cè)柱的磁通向其它的中心 柱及另一側(cè)柱的路徑分支流動(dòng)。但從一側(cè)柱來看，由于中心柱的路徑的磁阻比 另一側(cè)柱要小，因此比一側(cè)柱的磁通的1/2要大得多的數(shù)值的磁通流過中心柱。
其結(jié)果，在第3相電壓接通時(shí)，它的中心柱的剩磁通成為較大的值，根據(jù) 反映這一情況的仿真結(jié)果，該第3相投入的最大磁通為1.21PU，大于后述的本 申請發(fā)明的情況。
下面，圖4所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的情況的仿真結(jié)果。圖中，第l相是 三柱的中心柱，設(shè)剩磁通為-0.05PU,第2相是三柱的一側(cè)柱，設(shè)剩磁通為 -0.05PU，第3相是三柱的另一側(cè)柱，設(shè)剩磁通為+0. 1PU。
這里，與圖3相同，在第1相的負(fù)的電壓峰值時(shí)刻接通，在它的半周期以 后的3/4周期后的第1相的電壓零時(shí)刻接通第2、 3相。如圖4的下部的圖中 可知，在第l相的中心柱中，由于其剩磁通的極性(負(fù))與施加電壓而增大的磁 通的極性(負(fù))一致，因此最大磁通達(dá)到-1.06PU。另外，在其它的第2、 3相的 一側(cè)柱及另一側(cè)柱中，由于與中心柱的磁的相對關(guān)系互相相等，因此來自中心 柱的磁通近似一分為二，流入兩側(cè)柱的路徑。其結(jié)果，不會像以往的圖3的情 況那樣，因第1相接通而產(chǎn)生的磁通大大地集中流向剩下的一個(gè)柱中。
再有，由于使第2、 3相的接通點(diǎn)設(shè)定在從第l相接通點(diǎn)起半周期以后的 3/4周期后，因此剩磁通的直流分量幾乎衰減而消失，在第2、 3相接通點(diǎn)，第 2、 3相的磁通大小都成為第1相的磁通大小的近似1/2。該狀態(tài)下，由于三相 全部接通的穩(wěn)定狀態(tài)的各相磁通大小的關(guān)系一致，因此結(jié)果不發(fā)生因第2、 3
相接通而產(chǎn)生的過渡分量。因而，最初因第1相接通而中心柱中產(chǎn)生的最大磁 通1.06PU成為該情況的最大磁通。
以往的情況(圖3)的最大磁通L21PU與本發(fā)明的情況(圖4)的最大磁通 1.06PU在數(shù)值上的差別雖小，如但圖5所示，由于電抗器具有非線性的勵(lì)磁特 性，因此若以電流來比較，則形成較大的差別。艮卩，若為最大磁通1.21PU,則 沖擊電流為最大磁通1.06PU情況下的沖擊電流的實(shí)質(zhì)上2倍的大小。換句話 說，根據(jù)本申請發(fā)明，應(yīng)該能夠有效地抑制沖擊電流。
實(shí)施形態(tài)2
為了深入理解本發(fā)明，說明在與前面的實(shí)施形態(tài)1不同的條件下的接通動(dòng) 作，作為實(shí)施形態(tài)2。
圖6所示為設(shè)各相的剩磁通及第1相接通的條件與前面的圖4相同而僅改 變第2、 3相的接通條件的情況的磁通波形。即，在圖中，在剩磁通的直流分 量的衰減還比較少的階段、即從第l相接通點(diǎn)起1/4周期后的電壓零時(shí)刻，接 通第2、 3相。在這種情況下，由圖可知，由于上述的剩磁通的直流分量的影 響，在第3相接通時(shí)，產(chǎn)生超過第1相的最大磁通1.06PU(圖4)的、最大磁通 1. 12PU。
但是，由于將第1相作為中心柱這一點(diǎn)與圖4的情況相同，因此可知，與 第1相接通時(shí)產(chǎn)生的磁通對其它相的分流為很不均勻的以往的情況(圖3)的最 大磁通1.21PU相比，仍限于相當(dāng)小的值。
圖7所示為將中心柱作為第1相這一點(diǎn)與圖4的情況相同、但中心柱的剩 磁通為最大這一點(diǎn)以與圖4的情況不同的條件接通的情況的磁通波形。即，第 l相是三柱的中心柱，設(shè)剩磁通為-O. IOPU，第2相是三柱的一側(cè)柱，設(shè)剩磁通 為+0. 05PU，第3相是三柱的另一側(cè)柱，設(shè)剩磁通為+O. 05PU。
在這種情況下，在第l相的中心柱中，由于其剩磁通的極性(負(fù))與施加電 壓而增大的磁通的極性(負(fù))一致，再加上它的剩磁通大，因此最大磁通達(dá)到比 圖4的情況要大的-l. IIPU。
如上所述，最初接通的第l相的沖擊電流，不可避免達(dá)到根據(jù)該相的剩磁 通所決定的值。但是，通過將第1相設(shè)定為三相鐵心的中心柱，則因該第l相接通而產(chǎn)生的磁通，對其它兩相均勻分流，應(yīng)該發(fā)揮抑制隨著其它相接通而產(chǎn) 生的最大磁通、因而抑制沖擊電流的用前面的圖6說明的本申請發(fā)明的效果。
另外，在本發(fā)明的各變形例中，由于接通控制電路在第l相的主電路觸點(diǎn) 閉合后，在電壓的半周期以后的用電壓檢測器檢測的第l相電壓的電壓零時(shí)刻，
向第2、 3相操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得第2、 3相的主電路觸點(diǎn)同時(shí)閉
合，因此在第l相接通以后，其它兩相的鐵心柱中的剩磁通的直流分量充分衰
減，能夠確實(shí)抑制第2、 3相接通時(shí)的沖擊電流。
另外，由于三相電抗器具有在各相柱部有磁隙的三相三柱鐵心、以及巻繞 在各相柱部上的中性點(diǎn)接地的三相繞組，因此第l相接通時(shí)產(chǎn)生的鐵心中心柱 的磁通，向其它兩相的鐵心兩側(cè)柱均勻分流，從而兩磁通減少。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)控制裝置，控制將具有三相鐵心的三相電抗器與三相交流電源接通的開關(guān)的接通操作，其特征在于，具有所述開關(guān)的每相的主電路觸點(diǎn)；能夠獨(dú)立操作所述每相的主電路觸點(diǎn)的每相的操作裝置；檢測所述三相交流電源的各相電壓的電壓檢測器；以及接通控制電路，該接通控制電路根據(jù)接通指令，首先對第1相的操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與所述三相鐵心的中心柱相對應(yīng)的所述第1相的主電路觸點(diǎn)在用所述電壓檢測器檢測的所述第1相電壓的電壓峰值時(shí)刻閉合，然后對第2、3相的操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與所述三相鐵心的兩側(cè)柱相對應(yīng)的所述第2、3相的主電路觸點(diǎn)在用所述電壓檢測器檢測的所述第1相電壓的電壓零時(shí)刻閉合。
2. 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述接通控制電路在所述第1相的主電路觸點(diǎn)閉合后，在所述電壓的半周 期以后的用所述電壓檢測器檢測的所述第1相電壓的電壓零時(shí)刻，對所述第2、 3相的操作裝置輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得所述第2、 3相的主電路觸點(diǎn)同時(shí)閉合。
3. 如權(quán)利要求1或所述的開關(guān)控制裝置，其特征在于， 所述三相電抗器具有在各相柱部有磁隙的三相三柱鐵心、以及巻繞在所述各相柱部上并將中性點(diǎn)接地的三相繞組。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種開關(guān)控制裝置，目的在于得到一種考慮到存在剩磁通之后、能夠有效抑制沖擊電流的開關(guān)控制裝置。接通控制電路11對第1相的操作裝置4S輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與三相電抗器5的三柱鐵心6的中心柱相對應(yīng)的第1相的主電路觸點(diǎn)3S在第1相電壓的電壓峰值時(shí)刻閉合，在第1相的主電路觸點(diǎn)3S閉合后，在經(jīng)過電壓的3/4周期的第1相電壓的電壓零時(shí)刻，對第2、3相的操作裝置4R、4T輸出接通驅(qū)動(dòng)信號，使得與兩側(cè)柱相對應(yīng)的第2、3相的主電路觸點(diǎn)3R、3T同時(shí)閉合。
文檔編號H01H33/00GK101192482SQ20071018604
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者木下定之, 森智仁, 香山治彥, 龜井健次 申請人:三菱電機(jī)株式會社