專利名稱：無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于交流無(wú)功補(bǔ)償電容器的通斷控制及交流電源通斷控制等場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、企業(yè)供電系統(tǒng)中，由于絕大多數(shù)用電設(shè)備均屬于感性負(fù)載，這些用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)除了從供電系統(tǒng)取用有功功率外，還取用相當(dāng)數(shù)量的無(wú)功功率。有些生產(chǎn)設(shè)備(如軋機(jī)，電弧爐等)在生產(chǎn)過程中還經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)功沖擊負(fù)荷，這種沖擊負(fù)荷比正常取用的無(wú)功功率可能增大5 6倍。從電路理論知道,無(wú)功功率的增大使供電系統(tǒng)的功率因數(shù)降低。功率因數(shù)的降低將致使電網(wǎng)回路中功率損耗增大；電網(wǎng)回路中電壓損失增大；供電設(shè)備的供電能力下除，電能成本增高。中華人民共和國(guó)為了獎(jiǎng)勵(lì)企業(yè)提高功率因數(shù)，在按兩部電價(jià)制收電費(fèi)時(shí)，規(guī)定了依照企業(yè)功率因數(shù)的高低而調(diào)整所收電費(fèi)額的附加獎(jiǎng)懲制度。按·照這個(gè)制度，對(duì)月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值的企業(yè)，可以按超過的多少相應(yīng)地減收電費(fèi)，而當(dāng)功率因數(shù)低于規(guī)定值時(shí)，則增收電費(fèi)。在《全國(guó)供用電規(guī)則》中明確規(guī)定，功率因數(shù)低于
O.7時(shí)，電業(yè)局可不予供電。因而企業(yè)無(wú)論從節(jié)約電費(fèi)、提高供電質(zhì)量還是從提高供電設(shè)備的供電能力出發(fā)，都必須考慮補(bǔ)償無(wú)功功率的措施，而無(wú)功功率的補(bǔ)償通常采用在電網(wǎng)中并聯(lián)電容器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而通常電容器的投切主要采用可控硅投切或采用交流接觸器投切，電容器投切時(shí)由于涌流較大，雖然可以在過零點(diǎn)投，但可控硅需要較大的散熱面積，體積較大，而采用交流接觸器投切體積較小，但不能保證在過零點(diǎn)投切，觸點(diǎn)容易燒結(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以在過零點(diǎn)投切電容器或交流電源開關(guān)，達(dá)到開關(guān)投切時(shí)無(wú)涌流、觸點(diǎn)不燒結(jié)、體積小、能耗小、不引入暫態(tài)和諧波的目的。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種用于交流無(wú)功補(bǔ)償電容器的通斷控制及交流電源通斷控制的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)。無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，包括控制器動(dòng)作控制電路I、單片機(jī)處理電路2、穩(wěn)壓電源電路3、可控硅控制電路4、繼電器控制電路5、可控硅與繼電器并聯(lián)電路6、過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路7和工作狀態(tài)指示電路8?？煽毓枧c磁保持繼電器并接，可控硅選用BTA系列，磁保持繼電器線圈工作電壓DC12V，觸點(diǎn)電流 5-100A。可控硅采用脈沖變壓器觸發(fā)?？煽毓韬屠^電器可以一組或多組配合使用，一組用于單相開關(guān)或單相電容投切(分補(bǔ))控制，三組可以用于三相開關(guān)或三相電容投切(共補(bǔ))控制。過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路(7)中過零點(diǎn)信號(hào)的采集采用光電耦合器件。過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路7通過光耦電路將開關(guān)兩端的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，送到單片機(jī)處理電路2進(jìn)行過零點(diǎn)檢測(cè)，以便在控制器接收到開關(guān)閉合控制命令在過零點(diǎn)閉合，光耦隔離電路還具有強(qiáng)電和弱電隔離的作用，該電路還具有缺相信息的檢測(cè)，當(dāng)該路開關(guān)缺相時(shí)此時(shí)該路沒有信號(hào)送出，所以可以根據(jù)是否有信號(hào)送出來(lái)判斷該路是否為缺相?？煽毓栌|發(fā)電路4采用脈沖變壓器T來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要用于對(duì)雙向可控硅電路進(jìn)行控制，繼電器或接觸器控制電路5主要用于繼電器或接觸器電路進(jìn)行控制，可控硅阻容保護(hù)電路并聯(lián)在雙向可控硅的兩端用于保護(hù)可控硅，同時(shí)又作為對(duì)開關(guān)交流電壓波形信號(hào)的采集作用，可控硅電路和繼電器或接觸器電路并聯(lián)在一起，可控硅電路主要起到輔助作用，由于可控硅響應(yīng)速度快，而繼電器或接觸器響應(yīng)速度慢，所以開關(guān)閉合時(shí)先閉合可控硅然后在幾十毫秒或幾秒種內(nèi)再將繼電器或接觸器閉合，這樣可以保證開關(guān)在過零點(diǎn)投切，開關(guān)閉合后可控硅兩端電壓為零此時(shí)可控硅自動(dòng)關(guān)斷。穩(wěn)壓電源電路3主要給控制器提供電源。工作狀態(tài)指示電路8用于指示電路的工作狀態(tài)。控制器動(dòng)作控制電路I由光電隔離電路組成主要用于接收來(lái)自外部控制命令，當(dāng)需要開關(guān)動(dòng)作時(shí)(閉合或斷開)，外部電路向控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，通過光電隔離送到單片機(jī)，以便對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型具有積極的效果(I)本實(shí)用新型的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)中，由于采用可控硅與磁保持繼電器并聯(lián)使用，閉合時(shí)先閉合可控硅，然后再閉合磁保持繼電器，控制器能夠自動(dòng)跟蹤零點(diǎn)，這樣可以保證在過零點(diǎn)投切開關(guān)，過零點(diǎn)投切開關(guān)不會(huì)產(chǎn)生 暫態(tài)和諧波，觸點(diǎn)不會(huì)燒結(jié)，由于磁保持繼電器工作后不需要維持電壓，所以采用磁保持繼電器又具有節(jié)能的目的。(2)本實(shí)用新型的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)采用智能控制并且可以記憶開關(guān)的狀態(tài)(閉合還是斷開)的功能，當(dāng)系統(tǒng)突然失電，控制器先斷開繼電器再斷開可控硅，即保證在過零點(diǎn)斷開，當(dāng)系統(tǒng)得電時(shí)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。(3)本實(shí)用新型的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，可以一組、二組、三組或更多組組合使用，可以作為功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)碾娙萃肚衅魇褂茫褂脮r(shí)可以分補(bǔ)(既一相或二相電網(wǎng)的功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償)或共補(bǔ)(既同時(shí)對(duì)電網(wǎng)三相功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償)，也可以作為單相交流接觸器或三相交流接觸器使用。

圖I為實(shí)施例I的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2為實(shí)施例I的作為普通開關(guān)控制的原理圖。圖3為實(shí)施例I的作為電容投切控制的原理圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例I)見圖1，本實(shí)施例的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，包括控制器動(dòng)作控制電路I、單片機(jī)處理電路2、穩(wěn)壓電源電路3、可控硅控制電路4、繼電器控制電路5、可控硅與繼電器并聯(lián)電路6、過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路7和工作狀態(tài)指示電路8?？煽毓枧c磁保持繼電器并接，可控硅選用BTA系列，磁保持繼電器線圈工作電壓DC12V，觸點(diǎn)電流 5-100A?？煽毓璨捎妹}沖變壓器觸發(fā)。可控硅和繼電器可以一組或多組配合使用，一組用于單相開關(guān)或單相電容投切(分補(bǔ))控制，三組可以用于三相開關(guān)或三相電容投切(共補(bǔ))控制。過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路(7)中過零點(diǎn)信號(hào)的采集采用光電耦合器件。[0020]該控制器其可以用于普通開關(guān)的投切控制如圖2所示，也可以作為電網(wǎng)提高功率因數(shù)時(shí)電容補(bǔ)償時(shí)的電容投切控制如圖3所示。圖2或圖3中的可控硅觸發(fā)電路4采用脈沖變壓器T來(lái)實(shí)現(xiàn)，來(lái)自振蕩電路的IN頻率信號(hào)通過脈沖變壓器T產(chǎn)生脈沖信號(hào)對(duì)雙向可控硅電路進(jìn)行控制，圖2或圖3中的Dl為雙向可控硅，繼電器或接觸器控制電路5主要用于對(duì)繼電器或接觸器電路進(jìn)行控制，圖2或圖3中KO為繼電器或接觸器，圖2或圖3中的Rl和Cl為可控硅阻容保護(hù)電路并聯(lián)在雙向可控硅Dl的兩端，用于保護(hù)可控硅，同時(shí)又作為對(duì)開關(guān)交流電壓波形信號(hào)的采集作用，可控硅電路和繼電器或接觸器電路6并聯(lián)在一起，可控硅電路主要起到輔助作用，由于可控硅響應(yīng)速度快，而繼電器或接觸器響應(yīng)速度慢，所以開關(guān)閉合時(shí)先閉合可控硅然后在幾十毫秒或幾秒種內(nèi)再將繼電器或接觸器閉合，這樣可以保證開關(guān)在過零點(diǎn)投切，開關(guān)閉合后可控硅兩端電壓為零此時(shí)可控硅自動(dòng)關(guān)斷。圖2或圖3中ICl為過零點(diǎn)采集用的光耦器件，其主要原理是將正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)送到單片機(jī)，同時(shí)光耦器件又起到隔離作用。穩(wěn)壓電源電路3主要給控制器提供電源。工作狀態(tài)指示電路8用于指示電路的工作狀態(tài)?？刂破鲃?dòng)作控制電路I由光電隔離電路組成主要用于接收來(lái)自外部控制命令，當(dāng)需要 開關(guān)動(dòng)作時(shí)(閉合或斷開)，外部電路向控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，通過光電隔離送到單片機(jī)處理電路2，對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制，圖2或圖3中的R0、R2、R3均為限流電阻，圖2或圖3中的D2為整流二極管，圖3中的CO為外接補(bǔ)償電容，圖2或圖3中的E3、E4為接電源的兩個(gè)接線端子，圖2或圖3中的VCC為光耦波形轉(zhuǎn)換的直流電源。
權(quán)利要求1.無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，其特征在于，控制器包括控制器動(dòng)作控制電路(1)、單片機(jī)處理電路(2)、穩(wěn)壓電源電路(3)、可控硅控制電路(4)、繼電器控制電路(5)、可控硅與繼電器并聯(lián)電路(6)過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路(7)和工作狀態(tài)指示電路(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，其特征在于，可控硅與磁保持繼電器并接，可控硅選用BTA系列，磁保持繼電器線圈工作電壓DC12V，觸點(diǎn)電流5-100A。
3.如權(quán)利要求I所述的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，其特征在于，可控硅采用脈沖變壓器觸發(fā)。
4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，其特征在于，可控硅和繼電器可以一組或多組配合使用，一組用于單相開關(guān)或單相電容投切(分補(bǔ))控制，三組可以用于三相開關(guān)或三相電容投切(共補(bǔ))控制。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，其特征在于，過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路(7)中過零點(diǎn)信號(hào)的采集采用光電耦合器件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無(wú)功補(bǔ)償電容投切復(fù)合開關(guān)，包括控制器動(dòng)作控制電路、單片機(jī)處理電路、穩(wěn)壓電源電路、可控硅控制電路、繼電器控制電路、可控硅與繼電器并聯(lián)電路、過零點(diǎn)采集及狀態(tài)檢測(cè)電路和工作狀態(tài)指示電路；由于采用可控硅與磁保持繼電器并接，投切時(shí)是在電壓過零瞬間將可控硅先過零觸發(fā)，穩(wěn)定后再將磁保持繼電器吸合導(dǎo)通，而切出時(shí)是先將磁保持繼電器斷開，可控硅延時(shí)過零斷開，從而實(shí)現(xiàn)電流過零切除，采用低功耗高性能單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化智能控制，當(dāng)裝置接多到外部控制信號(hào)后，通過邏輯判斷，自動(dòng)尋找最佳投入(切除)點(diǎn)，保證過零投切，無(wú)涌流、觸點(diǎn)不燒結(jié)、能耗小、不產(chǎn)生諧波、同時(shí)具有缺相保護(hù)、運(yùn)行指示等功能。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202797994SQ201220447408
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月25日
發(fā)明者童本亮, 張金波, 童興豪 申請(qǐng)人:江蘇東能電力科技有限公司