一種電容過零投切模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于三相功率優(yōu)化裝置中的電容過零投切模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國的城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中，主要采用三相四線制的配電方式。由于用戶側(cè)存在著大量的單相有功負(fù)荷和無功負(fù)荷，而且用電不具有同時(shí)性，因此，一方面使線路中的無功電流增大，導(dǎo)致無功損耗增大;另一方面使三相配電變壓器處于不對稱的運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生大量的負(fù)序電流和零序電流，這些負(fù)序電流和零序電流會嚴(yán)重污染電網(wǎng)，大大增加電網(wǎng)的功率損耗，增大變壓器的損耗，降低變壓器的出力，給配電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來威脅。
[0003]三相功率優(yōu)化裝置能提高功率因數(shù)，減少線路損耗，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。然而現(xiàn)有三相功率優(yōu)化裝置的電容投切大都采用交流接觸器控制電容器的投切，在交流接觸器的上側(cè)裝有熔斷器和隔離開關(guān)，分別用做短路保護(hù)和隔離電源。
[0004]采用交流接觸器投切，會在線路中產(chǎn)生大的浪涌電流，影響電容器的使用壽命，甚至使電容器發(fā)生爆炸。這種補(bǔ)償裝置諧波污染大，維護(hù)成本高，不適于頻繁操作。
[0005]本發(fā)明針對上述三相功率優(yōu)化裝置的電容投切模塊所存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種新型的電容過零投切模塊，該模塊可以精確控制電容投切的時(shí)間點(diǎn)，避免浪涌電流的產(chǎn)生，保證整個(gè)裝置的安全運(yùn)行，延長了電容器的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為三相功率優(yōu)化裝置提供一種新型的電容過零投切模塊，該模塊可以精確控制電容投切的時(shí)間點(diǎn)，避免浪涌電流的產(chǎn)生，保證整個(gè)裝置的安全運(yùn)行，延長了電容器的使用壽命。
[0007]本發(fā)明具體通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)其目的:一種電容過零投切模塊，包括兩個(gè)可控硅、第一繼電器、電容、電容預(yù)充電電路、過零點(diǎn)檢測電路和可控硅驅(qū)動電路，所述第一繼電器和所述電容器預(yù)充電電路并聯(lián)連接，所述兩個(gè)可控硅反向并聯(lián)連接之后，再與所述第一繼電器和所述電容預(yù)充電電路并聯(lián)，形成并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路的第一連接點(diǎn)與火線相連，所述并聯(lián)支路的第二連接點(diǎn)通過電容與零線相連。
[0008]所述電容預(yù)充電電路由第二繼電器和電阻串聯(lián)組成，用于在電容投入之前，對其進(jìn)行預(yù)充電，保證電容在電位差的過零點(diǎn)投入，投入過程無沖擊電流產(chǎn)生。
[0009]所述過零點(diǎn)檢測電路可以精確檢測交流電的零電位時(shí)刻，并形成一系列交流電過零點(diǎn)脈沖，保證可控硅在零電位時(shí)刻投入和切除，可有效降低浪涌沖擊能量對可控硅的損害。
[0010]所述可控硅驅(qū)動電路對零點(diǎn)脈沖進(jìn)行移相、隔離、功率放大等處理后，在電源電壓與電容電壓相當(dāng)?shù)乃查g，輸出可控硅門極驅(qū)動脈沖，使可控硅導(dǎo)通。
[0011]所述第一繼電器和第二繼電器為磁保持繼電器。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明可以精確控制電容投切的時(shí)間點(diǎn)，避免浪涌電流的產(chǎn)生，保證整個(gè)裝置的安全運(yùn)行，延長了電容器的使用壽命。
[0013]本發(fā)明采用的磁保持繼電器具有體積小，適合PCB安裝;功耗低，負(fù)載能力強(qiáng);安全可靠，使用壽命長等特點(diǎn)，可以降低電容投切時(shí)的能量損耗，保證整個(gè)裝置的使用壽命。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電容過零投切模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例的電容過零投切模塊由兩個(gè)可控硅S1、S2，磁保持繼電器Kl，電容Cl，電容預(yù)充電電路30，過零點(diǎn)檢測電路10和可控硅驅(qū)動電路20組成。所述電容預(yù)充電電路30由磁保持繼電器K2和電阻Rl串聯(lián)組成?？煽毓鑃1、S2反向并聯(lián)連接，再與磁保持繼電器Kl和電容預(yù)充電電路30并聯(lián)，連接點(diǎn)I與火線相連，連接點(diǎn)2通過電容Cl與零線相連。所述過零點(diǎn)檢測電路的輸入端INl與火線連接，輸入端IN2與零線連接，輸出端OUTl與所述可控硅驅(qū)動電路的輸入端IN3連接，所述可控硅驅(qū)動電路的輸出端0UT3與所述可控硅S1、S2的門極Gl和G2連接。
[0016]本實(shí)施例的工作原理如下:過零點(diǎn)檢測電路10檢測交流電壓的過零點(diǎn)電位，形成一系列的過零點(diǎn)脈沖，并輸出給可控硅驅(qū)動電路20。電容投入信號到來后，磁保持繼電器K2閉合，交流電通過電阻Rl對電容Cl進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)Cl兩端的電壓接近交流電壓正半周的峰值時(shí)，斷開磁保持繼電器K2，結(jié)束電容Cl的預(yù)充電。可控硅驅(qū)動電路20對過零點(diǎn)脈沖進(jìn)行移相、隔離、功率放大等處理之后，在電源電壓與電容Cl電壓相當(dāng)?shù)乃查g，輸出可控硅門極Gl的驅(qū)動脈沖，可控硅SI導(dǎo)通，電路由可控硅SI單獨(dú)作用，此時(shí)電容Cl投入電路。然后，可控硅驅(qū)動電路20輸出電壓過零點(diǎn)脈沖，驅(qū)動可控硅門極Gl、G2，在交流電的正半周，可控硅SI導(dǎo)通，在交流電的負(fù)半周，可控硅S2導(dǎo)通，可控硅導(dǎo)通不產(chǎn)生沖擊電流，但兩端有約IV的管壓降。磁保持繼電器Kl延時(shí)幾個(gè)交流電周期，保證電路穩(wěn)定后閉合。在可控硅S1、S2導(dǎo)通的同時(shí)，磁保持繼電器Kl閉合，此時(shí)可控硅S1、S2相當(dāng)于短路狀態(tài)，兩端無壓降，電容Cl繼續(xù)保持投入?？煽毓栩?qū)動電路20再延時(shí)幾個(gè)周期，待磁保持繼電器Kl穩(wěn)定閉合后，停止輸出過零點(diǎn)觸發(fā)脈沖，可控硅S1、S2關(guān)斷，磁保持繼電器Kl單獨(dú)運(yùn)行，不產(chǎn)生開關(guān)功耗，電容Cl的投入過程完成。
[0017]電容切除信號到來后，在交流電壓的過零點(diǎn)，可控硅驅(qū)動電路20輸出門極G1、G2的觸發(fā)脈沖，在交流電的正半周，可控娃SI導(dǎo)通，在交流電的負(fù)半周，可控娃S2導(dǎo)通?？煽赝轘1、S2導(dǎo)通的同時(shí)磁保持繼電器Kl保持閉合，可控硅S1、S2相當(dāng)于短路狀態(tài)，兩端無壓降，電容Cl繼續(xù)保持投入狀態(tài)，磁保持繼電器Kl延時(shí)幾個(gè)交流電周期，待電路穩(wěn)定后斷開，此時(shí)，電路由可控硅S1、S2單獨(dú)作用，兩端有約IV管壓降，電容Cl繼續(xù)保持投入狀態(tài)?？煽毓栩?qū)動電路20再延時(shí)幾個(gè)交流周期，保證磁保持繼電器Kl穩(wěn)定斷開后，停止輸出過零點(diǎn)觸發(fā)脈沖，可控硅S1、S2過零點(diǎn)關(guān)斷，且不產(chǎn)生沖擊電流，電容Cl的切除過程完成。
[0018]本發(fā)明公開的電容過零點(diǎn)投切模塊，在電容投入之前對其進(jìn)行預(yù)充電，將電容兩端的電壓值充至交流電壓的峰值附近之后，退出預(yù)充電支路30，然后通過過零點(diǎn)檢測電路1和可控硅驅(qū)動電路20精確控制可控硅與繼電器動作的時(shí)間，保證電容在投入和切除的過程中不產(chǎn)生沖擊電流，保證了電容的運(yùn)行安全性和使用壽命。
[0019]本發(fā)明采用的磁保持繼電器具有體積小，適合PCB安裝;功耗低，負(fù)載能力強(qiáng);安全可靠，使用壽命長等特點(diǎn)，可以降低電容投切過程的能量損耗，保證整個(gè)裝置的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電容過零投切模塊，其特征在于:包括兩個(gè)可控硅、第一繼電器、電容、電容預(yù)充電電路、過零點(diǎn)檢測電路和可控硅驅(qū)動電路，所述第一繼電器和所述電容器預(yù)充電電路并聯(lián)連接，所述兩個(gè)可控硅反向并聯(lián)連接之后，再與所述第一繼電器和所述電容預(yù)充電電路并聯(lián)，形成并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路的第一連接點(diǎn)與火線相連，所述并聯(lián)支路的第二連接點(diǎn)通過電容與零線相連，所述電容預(yù)充電電路由第二繼電器和電阻串聯(lián)組成，用于在電容器投入之前，對其進(jìn)行預(yù)充電，保證電容器在電位差的過零點(diǎn)附近投入，所述過零點(diǎn)檢測電路檢測交流電的零電位時(shí)刻，并形成一系列交流電過零點(diǎn)脈沖，所述可控硅驅(qū)動電路對過零點(diǎn)脈沖進(jìn)行移相、隔離、功率放大等處理后，在電源電壓與電容電壓相當(dāng)?shù)乃查g，輸出可控硅門極驅(qū)動脈沖，使可控硅導(dǎo)通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容過零投切模塊，其特征在于:可控硅導(dǎo)通一定的交流電周期后，第一繼電器閉合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容過零投切模塊，其特征在于:上述交流電周期為3個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容過零投切模塊，其特征在于:所述第一繼電器和第二繼電器為磁保持繼電器。5.—種根據(jù)如權(quán)利要求1所述的電容過零投切模塊的工作方法，其特征在于:過零點(diǎn)檢測電路檢測交流電壓的過零點(diǎn)電位，形成一系列的過零點(diǎn)脈沖，并輸出給可控硅驅(qū)動電路，電容投入信號到來后，第二繼電器閉合，交流電通過電阻對電容進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)電容兩端的電壓接近交流電壓正半周的峰值時(shí)，斷開第二繼電器，結(jié)束電容的預(yù)充電，在電源電壓與電容Cl電壓相當(dāng)?shù)乃查g，可控硅驅(qū)動電路輸出可控硅門極Gl的驅(qū)動脈沖，可控硅SI導(dǎo)通，電路由可控硅SI單獨(dú)作用，此時(shí)電容CI投入電路，可控硅驅(qū)動電路輸出電壓過零點(diǎn)脈沖，驅(qū)動可控娃門極Gl、G2，在交流電的正半周，可控娃SI導(dǎo)通，在交流電的負(fù)半周，可控娃S2導(dǎo)通，可控硅導(dǎo)通不產(chǎn)生沖擊電流，兩端有約IV的管壓降，第一繼電器延時(shí)幾個(gè)交流電周期，保證電路穩(wěn)定后閉合，此時(shí)可控硅S1、S2相當(dāng)于短路狀態(tài)，兩端無壓降，電容繼續(xù)保持投入，可控硅驅(qū)動電路再延時(shí)幾個(gè)交流周期，待第一繼電器穩(wěn)定閉合后，停止輸出過零點(diǎn)觸發(fā)脈沖，可控硅S1、S2關(guān)斷，第一繼電器單獨(dú)運(yùn)行，不產(chǎn)生開關(guān)功耗，電容的投入過程完成； 電容切除信號到來后，在交流電壓的過零點(diǎn)，可控硅驅(qū)動電路輸出門極G1、G2的觸發(fā)脈沖，在交流電的正半周，可控娃SI導(dǎo)通，在交流電的負(fù)半周，可控娃S2導(dǎo)通，可控娃S1、S2導(dǎo)通的同時(shí)第一繼電器保持閉合，可控硅S1、S2相當(dāng)于短路狀態(tài)，兩端無壓降，電容繼續(xù)保持投入，第一繼電器延時(shí)幾個(gè)交流電周期，待電路穩(wěn)定后斷開，此時(shí)，電路由可控硅S1、S2單獨(dú)作用，兩端有約IV管壓降，電容繼續(xù)保持投入狀態(tài)，可控硅驅(qū)動電路再延時(shí)幾個(gè)交流周期，保證第一繼電器穩(wěn)定斷開后，停止輸出過零點(diǎn)觸發(fā)脈沖，可控硅S1、S2過零點(diǎn)關(guān)斷，且不產(chǎn)生沖擊電流，電容的切除過程完成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電容過零投切模塊，包括兩個(gè)可控硅、第一繼電器、電容、電容預(yù)充電電路、過零點(diǎn)檢測電路和可控硅驅(qū)動電路，所述第一繼電器和所述電容器預(yù)充電電路并聯(lián)連接，所述兩個(gè)可控硅反向并聯(lián)連接之后，再與所述第一繼電器和所述電容預(yù)充電電路并聯(lián)，形成并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路的第一連接點(diǎn)與火線相連，所述并聯(lián)支路的第二連接點(diǎn)通過電容與零線相連。所述過零點(diǎn)檢測電路形成一系列過零點(diǎn)脈沖，所述可控硅驅(qū)動電路輸出可控硅門極驅(qū)動脈沖，使可控硅導(dǎo)通。本發(fā)明可以精確控制電容投切的時(shí)間點(diǎn),避免浪涌電流的產(chǎn)生,保證整個(gè)裝置的安全運(yùn)行,延長了電容器的使用壽命。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN105680456
【申請?zhí)枴緾N201610162904
【發(fā)明人】蔡曉燕
【申請人】廣州開能電氣實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月22日