一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種投切開關(guān)，具體地說是一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，包括殼體、設(shè)置在殼體上的外接端子及設(shè)置在殼體內(nèi)的主控電路模塊，在殼體的底部還設(shè)有限流電抗器，主控電路模塊與限流電抗器串聯(lián)連接，外接端子的進(jìn)線端子與主控電路模塊相連，出線端子與限流電抗器相連，所述的主控電路模塊包括阻容吸收電路、主回路可控硅、光電耦合電路、零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊美觀，功能上電壓過零投入準(zhǔn)確、靈敏度高，特別是配合內(nèi)置的限流電抗器使得電容投入時(shí)主回路涌流極小，減小了對可控硅的沖擊；性能上采用相關(guān)措施使得抗干擾更強(qiáng)、電壽命長、可靠性高的特點(diǎn)。
【專利說明】一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種投切開關(guān)，具體地說是一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的低壓電容器投切基本上是靠低壓交流接觸器或復(fù)合開關(guān)，在無功補(bǔ)償系統(tǒng)中王要存在如下缺點(diǎn):
[0003]交流接觸器的缺點(diǎn):無過零投切功能、可靠性差、壽命短、損耗大；
[0004]復(fù)合開關(guān)的缺點(diǎn):復(fù)合開關(guān)具備過零投切功能，但響應(yīng)動(dòng)作時(shí)間慢，通常切除與投入間隔15S以上，在開關(guān)動(dòng)作瞬間會(huì)產(chǎn)生瞬間電壓或涌流，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中低壓電容器投切在無功補(bǔ)償系統(tǒng)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，包括殼體、設(shè)置在殼體上的外接端子及設(shè)置在殼體內(nèi)的主控電路模塊，在殼體的底部還設(shè)有限流電抗器，主控電路模塊與限流電抗器串聯(lián)連接，外接端子的進(jìn)線端子與主控電路模塊相連，出線端子與限流電抗器相連，所述的主控電路模塊包括阻容吸收電路、主回路可控硅、光電耦合電路、零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路，阻容吸收電路與主回路可控硅并聯(lián)，主回路可控硅兩端電壓經(jīng)電阻降壓后送至光電耦合電路，之后與零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路順次串聯(lián)連接；
[0008]在主控電路模塊中還設(shè)有用于給與門邏輯電路輸出指令的控制器。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:
[0010]本實(shí)用新型提供的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)是帶抑制涌流的無觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)開關(guān)，因此投入低壓電容器組可以實(shí)現(xiàn)無涌流投入，或涌流極小，另外由于可控硅的觸發(fā)次數(shù)沒有限制，并可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)投入補(bǔ)償，響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)，因此適用于低壓電容器的頻繁投切，非常適合于負(fù)荷頻繁變化的場合；
[0011]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊美觀，功能上電壓過零投入準(zhǔn)確、靈敏度高，特別是配合內(nèi)置的限流電抗器使得電容投入時(shí)主回路涌流極小，減小了對可控硅的沖擊；性能上采用相關(guān)措施使得抗干擾更強(qiáng)、電壽命長、可靠性高的特點(diǎn)；
[0012]本實(shí)用新型提供的帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，在實(shí)現(xiàn)過零投切的基礎(chǔ)上增加了限流電抗器，使之結(jié)構(gòu)上一體化，進(jìn)一步提高了限制投入涌流的可靠性；運(yùn)行中對電網(wǎng)沒有沖擊，或沖擊極小，并可快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)投切，廣泛用于低壓0.4kV系統(tǒng)容性負(fù)載的通斷控制，濾波組件的快速頻繁投切等，有效補(bǔ)償沖擊性負(fù)荷，具有工作時(shí)無沖擊涌流、無過壓、無噪音、響應(yīng)時(shí)間小(小于20ms)的特點(diǎn)。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2本實(shí)用新型觸發(fā)原理框圖；
[0015]圖3本實(shí)用新型主回路接線圖；
[0016]圖4控制芯片M0C3083工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。
[0018]如圖1、圖2所示:一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，包括殼體1、設(shè)置在殼體I上的外接端子及設(shè)置在殼體I內(nèi)的主控電路模塊，在殼體I的底部還設(shè)有限流電抗器2，主控電路模塊與限流電抗器2串聯(lián)連接，外接端子的進(jìn)線端子3與主控電路模塊相連，出線端子4與限流電抗器2相連，所述的主控電路模塊包括阻容吸收電路、主回路可控硅、光電耦合電路、零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路，阻容吸收電路與主回路可控硅并聯(lián)，主回路可控硅兩端電壓經(jīng)電阻降壓后送至光電耦合電路，之后與零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路順次串聯(lián)連接；在主控電路模塊中還設(shè)有用于給與門邏輯電路輸出指令的控制器；所述殼體I上設(shè)有固定支架5。
[0019]阻容吸收電路:主回路可控硅一個(gè)重要特性參數(shù)是斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt，它表明可控硅在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使可控硅從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率；若電壓上升率過大，超過了可控硅的電壓上升率的值，則會(huì)在無門極信號(hào)的情況下開通；為了限制電路電壓上升率過大，確?？煽匕踩\(yùn)行，常在可控硅兩端并聯(lián)RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞可控硅；同時(shí)，避免電容器通過可控硅放電電流過大，造成過電流而損壞可控硅；由于可控硅過流過壓能力很差，如果不采取可靠的保護(hù)措施是不能正常工作的，RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)就是常用的保護(hù)方法之一；
[0020]主回路可控硅:根據(jù)相應(yīng)的條件接通或者斷開主回路；
[0021]光電耦合電路:使被隔離的兩部分電路之間沒有電的連接，主要是防止因有電(模擬信號(hào))的連接而引起的干擾，本裝置中的光電隔離將控制端與觸發(fā)端很好的隔離開，防止相互干擾；
[0022]零電壓檢測電路:在本裝置中采用串聯(lián)多個(gè)電阻限流與反并聯(lián)的主回路可控硅開關(guān)兩端相連接，來采集主回路可控硅過零信號(hào)；
[0023]與門邏輯電路:用來檢測控制器投入信號(hào)和過零信號(hào)，當(dāng)兩路信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，觸發(fā)可控硅；
[0024]光耦隔離放大電路:控制器投入信號(hào)與過零信號(hào)同時(shí)滿足時(shí)的控制信號(hào)與觸發(fā)信號(hào)的隔離及功率放大
[0025]主回路可控硅兩端電壓經(jīng)電阻降壓送到光耦隔離放大電路，當(dāng)交流電壓瞬時(shí)值與電容器的殘壓相等時(shí)可控硅兩端電壓為零，這時(shí)光耦隔離放大電路輸出I個(gè)負(fù)脈沖，此脈沖寬度大約150μ S，脈沖反相后與控制器投入指令相與門，然后經(jīng)過功率放大和隔離電路(光耦隔離放大)去觸發(fā)相應(yīng)的主回路可控硅，主回路可控硅一經(jīng)觸發(fā)就保持導(dǎo)通，經(jīng)過串聯(lián)限流電抗器后相應(yīng)的電容器便投入系統(tǒng)運(yùn)行，由于主回路可控硅導(dǎo)通后兩端電壓接近為零，只要投入指令存在，觸發(fā)脈沖串就一直輸出，保證了主回路可控硅可靠導(dǎo)通，當(dāng)投入指令撤消時(shí)，觸發(fā)脈沖便停發(fā)，主回路可控硅在電流過零時(shí)斷開，直到控制器下次發(fā)出投入指令后才選擇在零電壓點(diǎn)重新投入；
[0026]限流電抗器本質(zhì)上是個(gè)電感器，對普通限流電抗器來講，不管流過電抗器的是大電流還是小交流，電抗器都對交流電有阻抗(限流)作用，電抗器的電感值都是固定的；限流電抗器串接在無功補(bǔ)償系統(tǒng)中，主要是增加系統(tǒng)阻抗，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)限制短路電流，限制電容器組投入時(shí)的浪涌電流對晶閘管的沖擊；
[0027]通常在沒有加裝限流電抗器的多組電容運(yùn)行的低壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)中，只投入一組電容器時(shí)線路的瞬時(shí)涌流為單只電容組額定運(yùn)行電流的3?8倍，如在這個(gè)基礎(chǔ)上逐級(jí)投入電容器組，則會(huì)產(chǎn)生追加合閘電流，約為該投入電容器組額定電流的25?200倍，當(dāng)然電流具體大小取決于當(dāng)時(shí)已投入電容器組和追加電容器組的阻抗，那么我們采取在開關(guān)的主線路上加裝限流電抗器則會(huì)有效抑制涌流情況；
[0028]如圖3所示，為本實(shí)用新型回路接線圖；帶抑制涌流的無觸點(diǎn)投切開關(guān)過零觸發(fā)原理為:過零觸發(fā)電路采用雙向反并聯(lián)的主回路可控硅作為電容器的投切機(jī)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸器投切，并采用檢測可控硅兩端電壓的零電壓觸發(fā)方式，為此，我們選用具有過零觸發(fā)功能的控制芯片M0C3083，它由鎵-砷紅外發(fā)射二極管結(jié)合過零電壓硅檢測器組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示；
[0029]當(dāng)I腳和2腳間電流超過5mA時(shí)，內(nèi)部的紅外二極管將發(fā)出紅外射線，4腳和6腳分別接與觸發(fā)相電網(wǎng)電壓和電容端電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓和電容器電壓幅值相等、相位相同時(shí)，過零芯片將在4腳和6腳產(chǎn)生5V左右的電壓，在兩個(gè)可控硅的觸發(fā)端產(chǎn)生一定的觸發(fā)電壓，在主回路的正向或負(fù)向電壓驅(qū)動(dòng)下，主回路可控硅導(dǎo)通，同時(shí)容性電流通過限流電抗器又起到阻波和限流的作用，在保護(hù)可控硅的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電壓過零導(dǎo)通；
[0030]維持電流IH是一個(gè)重要的特性參數(shù)，指在無門極信號(hào)施加時(shí)，器件仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)的最小陽極電流，正常工作時(shí)要高于此值，當(dāng)電流過零時(shí)，由于此時(shí)的電流值低于主回路可控硅正常工作時(shí)的維持電流，故電流過零時(shí)利用主回路可控硅的自身特性自然斷開實(shí)現(xiàn)電流過零關(guān)斷。
【權(quán)利要求】
1.一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，包括殼體、設(shè)置在殼體上的外接端子及設(shè)置在殼體內(nèi)的主控電路模塊，其特征在于:在殼體的底部還設(shè)有限流電抗器，主控電路模塊與限流電抗器串聯(lián)連接，外接端子的進(jìn)線端子與主控電路模塊相連，出線端子與限流電抗器相連，所述的主控電路模塊包括阻容吸收電路、主回路可控硅、光電耦合電路、零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路，阻容吸收電路與主回路可控硅并聯(lián)，主回路可控硅兩端電壓經(jīng)電阻降壓后送至光電耦合電路，之后與零電壓檢測電路、與門邏輯電路和光耦隔離放大電路順次串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶抑制涌流的無觸點(diǎn)低壓電容投切開關(guān)，其特征在于:在主控電路模塊中還設(shè)有用于給與門邏輯電路輸出指令的控制器。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203589741SQ201320823343
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】王元東, 王武杰, 劉政, 王國亭 申請人:平高集團(tuán)智能電氣有限公司