CN109830945A - 一种静态开关控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静态开关控制方法，用于在带感性负载电路上保护静态开关避免出现共态导通，通过检测获得电流滞后电压的相位差，在出现掉电、快速欠压、慢速欠压时，分别采取不同的控制手段，依据获得的相位差判断欠压时电压与电流是否处于同一方向，避免在二者处于不同方向时开启DVR端的静态开关，从而避免出现静态开关的共态导通问题，同时通过精确地动态判断切换时机，减少了切换时间。

Description

一种静态开关控制方法

技术领域

本发明涉及电子开关技术领域，具体涉及一种静态开关控制方法。

背景技术

动态电压恢复器，即DVR，是一种用于保持敏感负荷供电电压稳定的有效串联补偿装置，它通过在系统与负荷之间串联注入有效值和相位可调的电压，来保证敏感负荷的电压受到系统电压扰动时仍处于可接受的范围之内。

为对动态电压恢复器接入在检测到电压产生波动时接入电网进行控制，在电网路线上及动态电压恢复器的串联路线上，均设置有静态开关，目前所采用的静态开关一般为双向晶闸管。静态开关经由控制器进行控制切换，在通常情况下，不带感性负载时静态开关可以在控制器检测到电压变化时瞬时进行切换，但当存在感性负载时，电网中的电压与电流存在不同相的情况，电流的周期滞后于电压，若在此情况下检测到电压变化需要进行动态电压恢复器的接入时，马上开启静态开关会使作为开关的双向晶闸管发生共导问题，在瞬间产生大电流烧毁开关，然而若预先设定延迟时间，则无法满足动态电压恢复器接入电网的切换时间要求。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种静态开关控制方法。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静态开关控制方法，用于在带感性负载电路上保护静态开关避免出现共态导通，包括如下步骤：

S110、获得电网负载端的电压和电流的相位差作为第一相位差；

S120、实时监控电网负载端的电压有效值，在出现掉电、快速欠压和慢速欠压情况时，分别采取下述控制方法：

S121、在出现掉电时，关闭负载端静态开关同时开启DVR端静态开关；

S122、在出现快速欠压时，根据S110获得的第一相位差判断开始出现欠压时刻的电网负载端每一相的电压与电流是否处于同一方向，若否，则关闭负载端静态开关同时开启对应DVR端静态开关，若是，则先关闭负载端静态开关，待所在相的电压与电流处于同一方向时开启对应DVR端静态开关；

S123、在出现慢速欠压时，在每一相电流过零时关闭负载端静态开关，延迟第一相位差占据的周期时长后，开启对应DVR端静态开关。

进一步地，在步骤S122时，判断开始出现欠压时刻的电网负载端每一相的电压与电流是否处于同一方向采用如下方法：

S210、获得电网负载端开始出现欠压时刻的任一相的电压的相位角；

S220、以任一相的电压周期起始点为0，判断S210中得到的相位角是否处于(0，第一相位差)、(60，60+第一相位差)、(120，120+第一相位差)、(180，180+第一相位差)、(240，240+第一相位差)、(300，300+第一相位差)区间内；若是，则判定开始出现欠压时刻电网负载端三相中存在电压与电流不处于同一方向的相；若否，则判定开始出现欠压时刻电网负载端每一相的电压与电流处于同一方向。

进一步地，还包括从DVR连接负载切换至电网连接负载的静态开关控制方法，包括如下步骤：

S310、实时监控电网负载端电压有效值并在电压处于正常状态时将DVR输出端的电压与电网负载端电压同步；

S320、获得DVR输出端的电压与电流的相位差作为第二相位差；

S330、在每一相电流过零时关闭DVR端静态开关，延迟第二相位差占据的周期时长后，开启对应电网负载端静态开关。

进一步地，上述任意所述的静态开关均为由两个反向并联的晶闸管组成的静态开关。

由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有的如下有益效果：

1、本发明提供的静态开关控制方法，针对带感性负载的电路，包括了从电网负载端切换至DVR端的控制方法，由于电路带感性负载使电网负载端的电压与电流出现相位差，本方法首先获得该相位差作为第一相位差，在监控到电网负载端的电压有效值出现掉电、快速欠压和慢速欠压的情况时，选择相应的控制方法，避免在电网负载端中任一相存在电压与电流反向导致电网负载端的静态开关中的一个晶闸管仍处在导通状态时就开启DVR端的静态开关以致出现共态导通问题，保护了静态开关不受损坏，提高了电网的稳定性，同时根据第一相位差对开启和关闭静态开关的时刻进行动态的精确判断，切换时间最长为监控反应时长+第一相位差占据的周期时长，大大减少了切换时间，达到了切换时间要求。

2、本发明提供的静态开关控制方法，在判断开始出现欠压时刻的电网负载端每一相的电压与电流是否处于同一方向时，首先通过检测计算获得电网负载端开始出现欠压时刻的任一相的电压的相位角，由于在电路带感性负载的情况下，在已知电流滞后电压的相位差后，每一相的电压与电流处于同向状态和不同向状态的区间即可得知，通过判断相位角位于预设的区间外或区间内即可判断开始出现欠压时刻电网负载端每一相的电流与电压是否处于同一方向，从而可以精确地对开启和关闭静态开关的时刻进行动态判断，选择在电压与电流处于同一方向时进行切换，避免在电网负载端的静态开关还处在导通状态时就开启DVR端的静态开关导致出现共态导通问题，同时由于延时的时间为动态判断的，最长不超过相位差所占据的周期时长，大大减少了切换时间，使切换时间达到了要求。

3、本发明提供的静态开关控制方法，还包括从DVR端切换至电网负载端的控制方法，与从电网负载端切换至DVR端的控制方向类似，通过获得DVR输出端的电压与电流的相位差作为第二相位差，由于DVR输出端的电压与电流为可控状态，只需在每一相的电流过零时关闭DVR端今天开关，并在延迟第二相位差占据的周期时长后，开启对应的电网负载端的静态开关即可保证避免出现攻台导通问题，同时其切换时间最长为第二相位差占据的时长，切换时间大大减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的静态开关控制方法中从电网负载端切换至DVR端的控制步骤图；

图2为本发明提供的静态开关控制方法中从DVR端切换至电网负载端的控制步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

参见图1，图1示出了本发明提供的静态开关控制方法中从电网负载端切换至DVR端的控制步骤图，包括以下步骤：

步骤一、检测电网负载端同一时刻每一相的电压瞬时值和电流瞬时值，经过锁相环运算电路计算得到电流滞后电压的相位差θ₁，

步骤二、实时监控电网负载端电压有效值，在电压出现掉电、快速欠压和慢速欠压时，分别采取步骤三、步骤四、步骤五；

步骤三、在掉电时，直接关闭电网负载端所有的静态开关，同时开启DVR端所有的静态开关；

步骤四、在快速欠压时，计算得到电网负载端开始出现欠压时刻的A相(或B相、C相中任一相)的电压的相位角，同时以A相(或B相、C相中任一相)的电压周期起始点为0，判断得到的相位角是否处于(0，θ₁)、(60，60+θ₁)、(120，120+θ₁)、(180，180+θ₁)、(240，240+θ₁)、(300，300+θ₁)区间内，若处在上述的任一个区间内，则先关闭电网负载端的静态开关，延迟到区间外后再开启DVR端的静态开关，若处在上述的任一个区间外，则同时关闭和开启电网负载端和DVR端的静态开关；

步骤五、在慢速欠压时，在每一相的电流过零时关闭电网负载端的静态开关，延迟θ₁占据的周期时长后，再开启对应的DVR端静态开关。

其中，快速欠压与慢速欠压均为电路失压的情况之一，不同点在于快速欠压为短时间内出现的骤降式的失压，而慢速欠压为一较长的时间段内出现的平滑下降式的失压。

另外，θ₁的值最长为60°，由于电网负载端的电压周期一般为20ms，因此切换的延迟最长为监控反应时间+10/3ms。

图2为本发明提供的静态开关控制方法中从DVR端切换至电网负载端的控制步骤图，包括以下步骤：

步骤一、实时监控电网负载端电压有效值，并在电压正常时将DVR输出端的电压与电网负载端的电压同步；

步骤二、检测DVR输出端同一时刻每一相的电压瞬时值和电流瞬时值，经过锁相环运算电路计算得到电流滞后电压的相位差θ₂；

步骤三、在每一相电流过零时关闭对应相的DVR端静态开关，延迟θ₂占据的周期时长后，开启对应的电网负载端静态开关。

本发明提供的一种静态开关的控制方法，包括了从电网负载端切换至DVR端的静态开关控制方法和从DVR端切换至电网负载端的静态开关控制方法，针对带感性负载的电路进行设计，避免在电网负载端或DVR输出端中任一相存在电压与电流反向导致相应的静态开关中的一个晶闸管仍处在导通状态时就开启DVR端或电网负载端的静态开关以致出现共态导通问题，保护了静态开关不受损坏，提高了电网的稳定性，同时根据相位差对开启和关闭静态开关的时刻进行动态的精确判断，切换时间最长为监控反应时长+相位差占据的周期时长，大大减少了切换时间，达到了切换时间要求。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种静态开关控制方法，用于在带感性负载电路上保护静态开关避免出现共态导通，其特征在于，包括如下步骤：

S110、获得电网负载端的电压和电流的相位差作为第一相位差；

S120、实时监控电网负载端的电压有效值，在出现掉电、快速欠压和慢速欠压情况时，分别采取下述控制方法：

S121、在出现掉电时，关闭负载端静态开关同时开启DVR端静态开关；

S122、在出现快速欠压时，根据S110获得的第一相位差判断开始出现欠压时刻的电网负载端每一相的电压与电流是否处于同一方向，若否，则关闭负载端静态开关同时开启对应DVR端静态开关，若是，则先关闭负载端静态开关，待所在相的电压与电流处于同一方向时开启对应DVR端静态开关；

S123、在出现慢速欠压时，在每一相电流过零时关闭负载端静态开关，延迟第一相位差占据的周期时长后，开启对应DVR端静态开关。

2.如权利要求1所述的一种静态开关控制方法，其特征在于，在步骤S122时，判断开始出现欠压时刻的电网负载端每一相的电压与电流是否处于同一方向采用如下方法：

S210、获得电网负载端开始出现欠压时刻的任一相的电压的相位角；

S220、以任一相的电压周期起始点为0，判断S210中得到的相位角是否处于(0，第一相位差)、(60，60+第一相位差)、(120，120+第一相位差)、(180，180+第一相位差)、(240，240+第一相位差)、(300，300+第一相位差)区间内；若是，则判定开始出现欠压时刻电网负载端三相中存在电压与电流不处于同一方向的相；若否，则判定开始出现欠压时刻电网负载端每一相的电压与电流处于同一方向。

3.如权利要求1所述的一种静态开关控制方法，其特征在于，还包括从DVR连接负载切换至电网连接负载的静态开关控制方法，包括如下步骤：

S310、实时监控电网负载端电压有效值并在电压处于正常状态时将DVR输出端的电压与电网负载端电压同步；

S320、获得DVR输出端的电压与电流的相位差作为第二相位差；

S330、在每一相电流过零时关闭DVR端静态开关，延迟第二相位差占据的周期时长后，开启对应电网负载端静态开关。

4.如权利要求1-3所述的任一项静态开关控制方法，其特征在于，所述静态开关由两个反向并联的晶闸管组成。