CN203722237U - 智能电容器中的复合开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能电容器中的复合开关，包括处理器、磁保持继电器、过零检测模块和可控硅触发模块，过零检测模块包括负载电阻、二极管和光耦合器，二极管的阴极连接至三相交流电源的一相，其阳极通过负载电阻连接至电容器，光耦合器的发光二极管与二极管反并联，光耦合器的光敏二极管的阳极与处理器连接，其阴极接地，二极管和负载电阻构成的串联支路与磁保持继电器并联。通过负载电阻、二极管和光耦合器组成的网络对磁保持继电器触点两端进行过零采样，实现对磁保持继电器两端的过零检测，线路简单，过零采样精度高，从而实现对可控硅的精确控制。

Description

智能电容器中的复合开关

技术领域

本实用新型涉及一种电气领域,更具体地说，它涉及一种智能电容器中的复合开关。

背景技术

智能电容器中的复合开关是一种用于控制电容器的电压过零投入和电流过零切出的装置。

电容器投入时会产生的涌流，涌流的大小与线路阻抗有关，与电容器投入时电容器与电源间的电压差有关。在极端的情况下，涌流可以超过100倍的电容器额定电流。如此巨大的涌流会对电容器的寿命产生很大的影响，会对电网产生干扰，因此人们总是希望涌流越小越好。为了减少电容器投入时的涌流，复合开关应运而生。

目前，市场上的智能电容器中的复合开关，一般串联在三相交流电源各相和电容器之间，它包括处理器、磁保持继电器、过零检测模块和可控硅触发模块。通过过零检测模块对磁保持继电器触点两端的电压进行过零检测，将检测到的信息反馈到处理器，处理器处理收到的信息后对可控硅触发模块进行控制，控制可控硅的通断，由此控制电容器的投入和切出。这种智能电容器中的复合开关，虽然能较好地完成电容器的投切，但是线路比较复杂，且对可控硅的控制精度不够高。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种线路简单且控制精度高的智能电容器中的复合开关。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种智能电容器中的复合开关，包括处理器、磁保持继电器、过零检测模块和可控硅触发模块，所述过零检测模块包括负载电阻、二极管和光耦合器，所述二极管的阴极连接至三相交流电源的一相，其阳极通过负载电阻连接至电容器，所述光耦合器的发光二极管与二极管反并联，所述光耦合器的光敏二极管的阳极与处理器连接，其阴极接地，所述二极管和负载电阻构成的串联支路与磁保持继电器并联。

通过采用上述技术方案，三相交流电源的一相输出电压波形为正弦波的电压，光耦合器的发光二极管存在0.3V至0.7V的正向导通管压降，在电压高于管压降时，发光二极管导通发出光信号，使光耦合器的光敏二极管导通，处理器与光敏二极管连接的端口接地，收到的信号为低电平，当电压低于管压降时，发光二极管不导通，不输出光信号，光敏二极管截至，处理器与光敏二极管连接的端口收到高电平，产生方波信号，当发光二极管两端电压为反向时，通过与之反并联的二极管导通，避免了光耦合器由于承受过大的反向电压而损坏，由此处理器接收产生的方波信号，实现对磁保持继电器两端的过零检测，线路简单，过零采样精度高，从而实现对可控硅的精确控制。

本实用新型进一步设置为：所述可控硅触发模块包括电源、电压互感器、限流电阻和双向可控硅，所述电压互感器输入端的一端连接电源，其出入端的另一端连接处理器，所述双向可控硅的一个主端子连接电压互感器输出端的一端，其门极通过限流电阻连接至电压互感器输出端的另一端，所述双向可控硅的两个主端子并联在磁保持继电器的两端。

通过采用上述技术方案，处理器通过对过零检测信号的处理，对可控硅触发模块进行控制，通过改变与电压互感器输入端连接的I/O口的电位，使输入端的输入电压产生变化，相应的在输出端产生变化的输出电压，通过限流电阻限流后产生门极触发电流，触发电流受处理器控制，精确控制可控硅的通断，保证了双向可控硅在电压过零时投入，由于双向可控硅的电流过零自关断，保证了双向可控硅在电流过零时切出，保证了电容器的可靠投切。

本实用新型进一步设置为：所述双向可控硅的两个主端子并联RC阻容吸收电路，所述RC阻容吸收电路由电阻R1和电容C1串联而成。

通过采用上述技术方案，限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率，因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感)，所以与电容C1串联电阻R1可起阻尼作用，防止因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管，避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。

本实用新型进一步设置为：所述二极管的阴极连接有RC积分电路。

通过采用上述技术方案，RC积分电路对电容充放电，达到积分的效果，起到隔离和缓冲作用。

本实用新型进一步设置为：所述RC积分电路包括电阻R2和电容C2，所述电阻R2和电容C2串联，所述二极管阴极通过电阻R2和电熔C2构成的串联支路接地，所述电阻R2的阻值为10MΩ。

通过采用上述技术方案，工作人员可通过对电阻R2两端的电压进行监测，直接进行电压采样，能及时反应过压、欠压和缺相等故障状态，且采样误差在±1%，采样精度高，结构简单易于实施。

附图说明

图1为本实用新型智能电容器中的复合开关实施例的原理图。

附图标记说明：1、磁保持继电器；2、过零检测模块；21、负载电阻；22、二极管；23、光耦合器；231、发光二极管；232、光敏二极管；3、可控硅触发模块；31、电源；32、电压互感器；33、限流电阻；34、双向可控硅；35、RC阻容吸收电路；4、电容器；5、RC积分电路。

具体实施方式

参照图1对本实用新型智能电容器中的复合开关实施例做进一步说明。

一种智能电容器中的复合开关，包括处理器、磁保持继电器1、过零检测模块2和可控硅触发模块3，所述过零检测模块2包括负载电阻21、二极管22和光耦合器23，所述二极管22的阴极连接至三相交流电源的一相，其阳极通过负载电阻21连接至电容器4，所述光耦合器23的发光二极管231与二极管22反并联，所述光耦合器23的光敏二极管232的阳极与处理器连接，其阴极接地，所述二极管22和负载电阻21构成的串联支路与磁保持继电器1并联。三相交流电源的一相输出电压波形为正弦波的电压，光耦合器23的发光二极管231存在0.3V至0.7V的正向导通管压降，在电压高于管压降时，发光二极管231导通发出光信号，使光耦合器23的光敏二极管232导通，处理器与光敏二极管232连接的端口接地，收到的信号为低电平，当电压低于管压降时，发光二极管231不导通，不输出光信号，光敏二极管232截至，处理器与光敏二极管232连接的端口收到高电平，产生方波信号，当发光二极管231两端电压为反向时，通过与之反并联的二极管22导通，避免了光耦合器23由于承受过大的反向电压而损坏，由此处理器接收产生的方波信号，实现对磁保持继电器1两端的过零检测，线路简单，过零采样精度高，从而实现对可控硅的精确控制。

所述可控硅触发模块3包括电源31、电压互感器32、限流电阻33和双向可控硅34，所述电压互感器32输入端的一端连接电源31，其出入端的另一端连接处理器，所述双向可控硅34的一个主端子连接电压互感器32输出端的一端，其门极通过限流电阻33连接至电压互感器32输出端的另一端，所述双向可控硅34的两个主端子并联在磁保持继电器1的两端。处理器通过对过零检测信号的处理，对可控硅触发模块3进行控制，通过改变与电压互感器32输入端连接的I/O口的电位，使输入端的输入电压产生变化，相应的在输出端产生变化的输出电压，通过限流电阻33限流后产生门极触发电流，触发电流受处理器控制，精确控制可控硅的通断，保证了双向可控硅34在电压过零时投入，由于双向可控硅34的电流过零自关断，保证了双向可控硅34在电流过零时切出，保证了电容器4的可靠投切。

所述双向可控硅34的两个主端子并联RC阻容吸收电路35，所述RC阻容吸收电路35由电阻R1和电容C1串联而成。限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率，因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感)，所以与电容C1串联电阻R1可起阻尼作用，防止因振荡在电容器4两端出现的过电压损坏晶闸管，避免电容器4通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。

所述二极管22的阴极连接有RC积分电路5。RC积分电路5对电容充放电，达到积分的效果，起到隔离和缓冲作用。

所述RC积分电路5包括电阻R2和电容C2，所述电阻R2和电容C2串联，所述二极管22阴极通过电阻R2和电熔C2构成的串联支路接地，所述电阻R2的阻值为10MΩ。工作人员可通过对电阻R2两端的电压进行检测，直接进行电压采样，能及时反应过压、欠压和缺相等故障状态，且采样误差在±1%，采样精度高，结构简单易于实施。

Claims (5)

1.一种智能电容器中的复合开关，包括处理器、磁保持继电器、过零检测模块和可控硅触发模块，其特征是：所述过零检测模块包括负载电阻、二极管和光耦合器，所述二极管的阴极连接至三相交流电源的一相，其阳极通过负载电阻连接至电容器，所述光耦合器的发光二极管与二极管反并联，所述光耦合器的光敏二极管的阳极与处理器连接，其阴极接地，所述二极管和负载电阻构成的串联支路与磁保持继电器并联。

2.根据权利要求1所述的智能电容器中的复合开关，其特征是：所述可控硅触发模块包括电源、电压互感器、限流电阻和双向可控硅，所述电压互感器输入端的一端连接电源，其出入端的另一端连接处理器，所述双向可控硅的一个主端子连接电压互感器输出端的一端，其门极通过限流电阻连接至电压互感器输出端的另一端，所述双向可控硅的两个主端子并联在磁保持继电器的两端。

3.根据权利要求2所述的智能电容器中的复合开关，其特征是：所述双向可控硅的两个主端子并联RC阻容吸收电路，所述RC阻容吸收电路由电阻R1和电容C1串联而成。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能电容器中的复合开关，其特征是：所述二极管的阴极连接有RC积分电路。

5.根据权利要求4所述的智能电容器中的复合开关，其特征是：所述RC积分电路包括电阻R2和电容C2，所述电阻R2和电容C2串联，所述二极管阴极通过电阻R2和电熔C2构成的串联支路接地。