CN106098473A

CN106098473A - 自适应过零通断控制装置及方法

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Publication number: CN106098473A
Application number: CN201610636677.3A
Authority: CN
Inventors: 浦跃东; 吴东辉
Original assignee: Jiangsu Triwave Information System Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Triwave Information System Co Ltd
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2036-08-05
Also published as: CN106098473B

Abstract

本发明涉及电工领域，特别是涉及一种自适应过零通断控制装置及方法。其特征是：过零电磁开关和切换电磁开关串联后和工作电磁开关并联再接入负载电路，切换电磁开关将过零电磁开关切换至检测状态获取最新过零电磁开关动作延时，切换电磁开关将过零电磁开关切换至负载回路后以所述动作延时修正过零电磁开关动作，工作电磁开关并联接入工作状态。益效果是：提供一种任意环境都能精确控制交流电电压过零时接入或者电流过零时断开的自适应过零通断控制装置及方法。

Description

自适应过零通断控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电工领域，特别是涉及一种自适应过零通断控制装置及方法。

背景技术

目前成熟的过零开关一般指无触点电子开关，但受到功率、使用环境的限制，很多情况只能使用机械继电器，传统机械继电器、动作慢、动作时间受温度，环境、总动作次数、连续动作次数和动作频率等的影响较大，因此确定准确的继电器提前加电时间是关键，目前因无法准确定位提前时间，故无法在很多场合正常使用，比如，电力线功率因数补偿电容的投切。中国专利公告CN200910053005.X-电磁继电器过零开关方法及电路公开了一种过零触发的继电器（说明书【0033】）：在每次继电器吸合或者断开的时候跟踪检测触点真正吸合或者断开的时间，将数据送入IC内部，进行存储、计算，以修正提前量，从而达到正好让提前量等于动作时间，实现过零触发。所述专利披露了获取修正提前量的方法，但对于任意继电器的第一次吸合或者断开的修正提前量是无法确定的，这样产生的后果是继电器的第一次吸合或者断开时产生的电弧就把继电器烧毁，尤其是在大功率的功率补偿方面的应用，第一次吸合或断开必需处于过零状态。另外，所述专利的方法是记录最后一次吸合或者断开的时间，将数据送入IC内部，进行存储、计算，以修正提前量，如果后继工作的时间间隔较长，或者环境温度相差比较大，仍然存在修正提前量不准确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种任意环境都能精确控制交流电电压过零时接入或者电流过零时断开的自适应过零通断控制装置及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种自适应过零通断控制装置，其特征是：过零电磁开关和切换电磁开关串联后和工作电磁开关并联再接入负载电路，切换电磁开关将过零电磁开关切换至检测状态获取最新过零电磁开关动作延时，切换电磁开关将过零电磁开关切换至负载回路后以所述动作延时修正过零电磁开关动作，工作电磁开关并联接入工作状态。

一种自适应过零通断控制装置，其特征是：包括控制器，控制器由驱动模块，吸释时间检测、计算模块，过零检测模块，操作模块组成，所述驱动模块负责驱动电磁开关的电磁铁，所述吸释时间检测、计算模块负责检测吸释的时间、计算及存储，所述过零检测模块，操作模块负责检测过零电磁开关两端的电压或通过的电流。

所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：所述电磁开关至少包括吸合电磁铁、静触头、动触头、以及连接动触头的衔铁，所述吸合电磁铁驱动衔铁带动动触头和静触头进行接触和分离动作。

进一步，所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：还包括释放电磁铁，所述释放电磁铁加快衔铁的复位速度。

所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：电磁开关是电磁式电力隔离搭桥、或电磁式负载开关、或电磁式隔离开关、或电磁式断路器、或电磁式继电器、或交流接触器。

一种自适应过零通断控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）切换电磁开关切换至检测状态；

（2）获取过零电磁开关的吸合延时△TC、释放延时△TB；

（3）切换电磁开关切换至负载回路；

（4）检测交流电压零点信号；

（5）根据交流电压零点信号和吸合延时△TC，过零电磁开关提前吸合延时△TC在交流电压零点前提前吸合所述过零电磁开关；

（6）工作电磁开关接入负载工作；

（7）切换电磁开关切换至检测状态；

（8）以一定的周期不断地执行步骤（2）。

进一步，步骤（5）中的吸合延时提前量为：(1/2)*T*n1+△TC，n1为正整数，T为交流电的周期。

或：

一种自适应过零通断控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）切换电磁开关切换至检测状态；

（2）获取过零电磁开关的吸合延时△TC、释放延时△TB；

（3）切换电磁开关切换至负载回路；

（4）检测交流通过负载的电流零点信号；

（5）根据交流电流零点信号和释放延时△TB，过零电磁开关提前释放延时△TB在交流电流零点前提前释放所述过零电磁开关；

（6）工作电磁开关脱离负载工作；

（7）切换电磁开关切换至检测状态；

（8）以一定的周期不断地执行步骤（2）。

进一步，步骤（5）中的释放延时提前量为：(1/2)*T*n2+△TB，n2为正整数，T为交流电的周期。

本发明的有益效果是：提供一种任意环境都能精确控制交流电电压过零时接入或者电流过零时断开的自适应过零通断控制装置及方法。

附图说明

图1为电磁开关结构及原理图。

图2为图1电磁开关增加释放电磁铁的实施方案。

图3为本发明装置电路图。

图4为本发明装置初始化流程图。

图5为本发明装置接通流程图。

图6为本发明装置断开流程图。

图7为本发明装置应用于电力线功率因数补偿电容的投切。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为电磁开关结构及原理图，101电磁铁，102常开静出头，103常开动触头，104常闭动触头，105常闭静触头，106衔铁。驱动模块的电流通过电磁铁101使衔铁106发生吸合动作，产生各个触头的通断效果。

图2为图1电磁开关增加释放电磁铁的实施方案，增加释放电磁铁201，其作用是可以更加快速地使衔铁106复位。

电磁开关或整机充SF6气体，降低绝缘间隙，可以减少高电压大电流拉弧现象。

本发明所述的电磁开关包括：电磁式电力隔离搭桥、电磁式负载开关、电磁式隔离开关、电磁式断路器、电磁式继电器。

图3为本发明装置电路图，装置包括：工作电磁开关K、过零电磁开关K1、切换电磁开关K2、控制器。

工作电磁开关K：正常工作时接入；

过零电磁开关K1：电路的过零通断，要求K1在AB间电压为0时导通，在AB间电流为0时断开；

切换电磁开关K2：负责工作状态和待检状态之间的切换；

控制器：负责检测、计算和操作。

控制器包括：驱动模块，吸释时间检测、计算模块，过零检测模块，操作模块。

驱动模块：负责驱动电磁开关的电磁铁；

吸释时间检测、计算模块：负责检测吸释的时间、计算及存储；

过零检测模块，操作模块：负责检测AB间的电压，或通过的电流。

图4为本发明装置初始化流程图，开始，初始化：

工作电磁开关K开路，可以设置为常开型；

切换电磁开关K2切换至控制器回路，即切换为待测状态，可以设置为切换至控制器回路为不加电状态；

过零电磁开关K1开路，可以设置为常开型；

吸释时间检测、计算模块在t1时刻发出K1闭合指令，所述指令通过驱动模块驱动K1闭合；

吸释时间检测、计算模块获取K1闭合时刻t2，即K1动、静触头接触的时刻；

计算吸合延时△TC=t2-t1；

吸释时间检测、计算模块在t3时刻发出K1开路指令，所述指令通过驱动模块驱动K1开路；

吸释时间检测、计算模块获取K1开路时刻t4，即K1动、静触头分离的时刻；

计算释放延时△TB=t4-t3；

存储△TC、△TB，由吸释时间检测、计算模块的存储器保存，并以一定的周期不断更新；

操作等待，操作指装置接通操作、装置断开操作。

图5为本发明装置接通流程图，装置接通操作：

操作等待，操作指装置接通操作、装置断开操作；

接通指令；

过零电磁开关K1位于开路状态，由驱动模块驱动K1确保K1处于开路状态；

切换电磁开关K2切换至负载回路；

过零检测模块检测过零电磁开关两端的电压VAB=0的时刻t5，

计算K1闭合指令发出时刻t6=t5+(1/2)*T*n1-△TC，n1为正整数，由(1/2)*T*n1-△TC＞0确定n1，n1的数值可以有多个，即第一个(1/2)*T*n1-△TC＞0的值加交流电的多个半周期均符合要求；

t6时刻由驱动模块驱动K1闭合，这样当K1动、静触头接触时电压VAB=0，即过零闭合；

工作电磁开关K闭合进入工作状态，相当于用K短路K1、K2，此时K1、K2可以退出工作电路；

切换电磁开关K2切换至控制器回路，即切换为待测状态；

吸释时间检测、计算模块在t7时刻发出K1开路指令；

吸释时间检测、计算模块获取K1开路时刻t8；

计算释放延时△TB=t8-t7；

吸释时间检测、计算模块在t9时刻发出K1闭合指令；

吸释时间检测、计算模块获取K1闭合时刻t10；

计算吸合延时△TC=t10-t9；

操作等待，操作指装置断开操作。

图6为本发明装置断开流程图，装置断开操作：

操作等待，操作指装置断开操作；

断开指令；

过零电磁开关K1位于闭合状态，由驱动模块驱动K1确保K1处于闭合状态；

切换电磁开关K2切换至负载回路；由驱动模块驱动K2确保K2切换至负载回路；

驱动模块驱动工作电磁开关K开路进入断开状态，此时负载通路由K1、K2串联提供；

过零检测模块检测过零电磁开关中的电流IAB=0的时刻t11，

计算K1开路指令发出时刻t12=t11+(1/2)*T*n2-△TC，n2为正整数，由(1/2)*T*n2-△TC＞0确定n2，n2的数值可以有多个，即第一个(1/2)*T*n2-△TC＞0的值加交流电的多个半周期均符合要求；

T12时刻由驱动模块驱动K1开路，这样当K1动、静触头分离时电流IAB=0，即过零断开；

切换电磁开关K2切换至控制器回路，即切换为待测状态；

吸释时间检测、计算模块在t13时刻发出K1闭合指令；

吸释时间检测、计算模块获取K1闭合时刻t14；

计算吸合延时△TC=t14-t13；

吸释时间检测、计算模块在t15时刻发出K1开路指令；

吸释时间检测、计算模块获取K1开路时刻t16；

计算释放延时△TB=t16-t15；

操作等待，操作指装置接通操作。

图7为本发明装置应用于电力线功率因数补偿电容的投切，C为功率因数补偿电容。

Claims

1.一种自适应过零通断控制装置，其特征是：过零电磁开关和切换电磁开关串联后和工作电磁开关并联再接入负载电路，切换电磁开关将过零电磁开关切换至检测状态获取最新过零电磁开关动作延时，切换电磁开关将过零电磁开关切换至负载回路后以所述动作延时修正过零电磁开关动作，工作电磁开关并联接入工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：包括控制器，控制器由驱动模块，吸释时间检测、计算模块，过零检测模块，操作模块组成，所述驱动模块负责驱动电磁开关的电磁铁，所述吸释时间检测、计算模块负责检测吸释的时间、计算及存储，所述过零检测模块，操作模块负责检测过零电磁开关两端的电压或通过的电流。

3.根据权利要求1或2所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：所述电磁开关至少包括吸合电磁铁、静触头、动触头、以及连接动触头的衔铁，所述吸合电磁铁驱动衔铁带动动触头和静触头进行接触和分离动作。

4.根据权利要求3所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：还包括释放电磁铁，所述释放电磁铁加快衔铁的复位速度。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种自适应过零通断控制装置，其特征是：电磁开关是电磁式电力隔离搭桥、或电磁式负载开关、或电磁式隔离开关、或电磁式断路器、或电磁式继电器、或交流接触器。

6.一种自适应过零通断控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）切换电磁开关切换至检测状态；

（2）获取过零电磁开关的吸合延时△TC、释放延时△TB；

（3）切换电磁开关切换至负载回路；

（4）检测交流电压零点信号；

（6）工作电磁开关接入负载工作；

（7）切换电磁开关切换至检测状态；

（8）以一定的周期不断地执行步骤（2）。

7.根据权利要求6所述的一种自适应过零通断控制方法，其特征是，还包括如下步骤：步骤（5）中的吸合延时提前量为：(1/2)*T*n1+△TC，n1为正整数，T为交流电的周期。

8.一种自适应过零通断控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）切换电磁开关切换至检测状态；

（2）获取过零电磁开关的吸合延时△TC、释放延时△TB；

（3）切换电磁开关切换至负载回路；

（4）检测交流通过负载的电流零点信号；

（6）工作电磁开关脱离负载工作；

（7）切换电磁开关切换至检测状态；

（8）以一定的周期不断地执行步骤（2）。

9.根据权利要求8所述的一种自适应过零通断控制方法，其特征是，还包括如下步骤：步骤（5）中的释放延时提前量为：(1/2)*T*n2+△TB，n2为正整数，T为交流电的周期。