一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置的制造方法
专利名称:一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，包括晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2和电容C3，电容C1、电容C2和电容C3构成三相电容器组，采用三角形接线方式连接，即电容C1的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容C1的第二端连接。本实用新型能够准确地进行零电压投切,有效减少线路中出现的涌流倍数,提高接触器的可靠性和降低了设备成本。
【专利说明】
一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及无功补偿装置装置领域，具体地设计一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内无功补偿装置实现电容器的投切普遍采用交流接触器和复合开关，由于接触器投切电容时会产生涌流和拉弧现象，影响接触器的使用寿命，新的设计多采用复合开关作为电容器的投切元件。
[0003]在低压供电系统中安装无功补偿装置，对提高功率因数、降低线路的损耗、节约电能、提高电力系统的供电质量具有相当重要的意义。在无功补偿装置中，多采用了智能检测系统和晶闸管投切相结合的形式，实现过零无涌流投切。但这些装置具有成本较高、体积较大，可靠性较低等缺点。
[0004]随着我国工业、农业、现代国防工业的高速发展，对电力设备的数量和质量提出了更高的要求，尤其应用于非线性负荷的智能型万能式断路器、智能型塑壳断路器、智能型双电源自动切换装置、智能型无功功率补偿装置、智能型电动机保护器、软起。其要求在各种非线性、冲击性和各种谐波、不平衡性条件下可靠工。如何排除各种电磁干扰、提高智能电器的可靠性、可用性、可维性是智能电器设计者们不可推卸的重任。
[0005]在低压配电网络中，运行着大量的感性无功负荷需要进行补偿，否则，将使网络损耗增加，电压质量恶化。为了提高供用电质量，降低线损与节能，以及充分利用设备的容量，以并联电容器为主要元件的无功补偿装置得到广泛的应用。传统的无功补偿装置采用机械开关(接触器或断路器)投切电容器，开关触头易受电弧作用而损坏。随着电力电子技术的迅速发展，晶闸管开始使用于无功补偿装置。使用晶闸管作为电容器的投切开关，其最大优点是可以频繁投切。因此，TSC(晶闸管投切电容器)正在成为电容器无功补偿装置的更新换代产品。
[0006]现有的控制器技术方案:
[0007]方案(I):单相TSC的结构
[0008]—个基本的单相投切装置是由一对反向并联的晶闸管与一个电容器和一个小的限流电抗器组成的。反向并联的晶闸管的作用就如同一个双向开关，每个晶闸管开关的导通时间为整数个半波。为了控制电容器投入时不致于产生危险的过电压，过零检测电路在检测到晶闸管两端的电压为零时，发出触发脉冲，使晶闸管瞬间导通。因此，流过的电流为正弦波形，即不含谐波，因而不需要任何滤波器。晶闸管导通后，电容器起作用，发出容性无功功率。晶闸管在电容电流过零时关断。电容器电流的过零时刻就是电容器电压达到峰值的时刻。晶闸管断开后，整个投切装置不起作用，不输出无功功率。
[0009]方案(2):利用智能控制技术，采用脉宽控制直流吸持式的节电方案，一体化节电型交流接触器。实现节能、低温升、长寿命、耐电压波动及无噪声等基本功能，同时增添对接触器主电路的保护功能，包括欠电压保护、过电压保护、相序保护、缺相保护和漏电保护等，以及动作电压阈值可调及网络通信及控制等功能，成为新一代智能型节能交流接触器。
[0010]在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术中非智能交流接触器缺少应有的保护功能，智能型节能交流接触器存在适应环境要求较高，容易受到电磁干扰。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，以实现准确地零电压投切，有效减少线路中出现的涌流倍数，提高接触器的可靠性和降低了设备成本的优点。
[0012]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置包括主线路控制电路，其特征在于，所述主线路控制电路包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，电容Cl、电容C2和电容C3采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接；
[0013]晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路；由第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另一端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接；
[0014]电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接；
[0015]晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。
[0016]进一步地，还包括三相缺相识别电路，所述三相缺相识别电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;光耦TLP521-
2的输入第I管脚和输入第4管脚分别与电阻R4的第一端连接;光耦TLP521-2的输入第2管脚和输入第3管脚分别与三相电压的零线端连接;光耦TLP521-2的输出第6管脚和输出第8管脚分别与5V电源连接;光耦TLP521-2的输出第5管脚和输出第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接。
[0017]进一步地，电阻1?1、电阻1?2和电阻1?3均采用为22(^0/0.5￥，电阻1?4的阻值为4.71^Ω，电阻R5的阻值为I OkQ。
[0018]进一步地，第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接;电阻R11、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rll与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接；电阻R12与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。
[0019]进一步地，还包括晶闸管触发信号产生电路，所述晶闸管触发信号产生电路包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联。
[0020]进一步地，电容C5的电容值为105F，所述电阻R26的阻值为1ΜΩ，所述电阻R7的阻值为680Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132型号。
[0021]进一步地，还包括继电器触发信号产生电路，所述继电器触发信号产生电路包括电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R26与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。
[0022]进一步地，电阻R6的阻值为360kQ，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680k Ω，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132。
[0023]进一步地，第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19，所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。
[0024]进一步地，电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W, 二极管D3和二极管D4选用FR107。
[0025]本实用新型各实施例的无功补偿用电容组无涌流投切装置，由于无功元件采用了晶闸管投切电容器结构形式，晶闸管解决了投切的动态过程，接触器承担投切的稳定过程，并且当接触器开关稳定后，无功补偿装置自动停止工作，提高了将闸管使用寿命，实现了装置能准确地零电压投切，有效减少了线路中出现的涌流倍数，提高了接触器的可靠性和降低了设备成本的优点。
[0026]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
[0027]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0028]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0029]图1为本实用新型中主线路控制线路图；
[0030]图2为本实用新型中的三相缺相检测电路图；
[0031]图3为本实用新型中的过零触发电路图；
[0032]图4为本实用新型中晶闸管触发信号产生电路图；
[0033]图5为本实用新型中继电器触发信号产生电路图；
[0034]图6为本实用新型中主线路晶闸管投切和保护电路图；
[0035]图7为接触器在没有加补偿装置时产生的涌流试验波形图；
[0036]图8为加装置时产生的涌流试验波形。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0038]根据本实用新型实施例，如图1-图8所示，提供了一种无功补偿用电容组无涌流投切装置。
[0039]参见图1，本实施例主线路控制线路图。具体如下:包括主线路控制电路，其特征在于，包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接；
[0040]晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路；由第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另二端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接；
[0041]电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接；
[0042]晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。
[0043]在三相线路中，三相电容器组采用三角形接线方式的投切。无触点开关由2只反并联的普通晶闸管和保护电路组成构成，只控制u、w两相的接线方式，这种方式降低了控制线路复杂度，也有效降低了设备成本。装置工作过程包括电容组投入和断开，当投入电容器组时，接通补偿装置电源，先触发晶闸管导通，其后触发继电器接通，接触器接通稳定后晶闸管关断，当断开电容器时，切断补偿装置电源，继电器因掉电而断开，晶闸管因延时电路延时断开。补偿装置使接触器的导通和切断都工作在无涌流下，提高了接触器的可靠性和使用寿命。
[0044]在图2中，包括包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;TLP521-2的第I管脚和第4管脚分别与电阻R4的第一端连接；TLP521-2的第2管脚和第3管脚分别与三相电压的零线端连接;TLP521-2的第6管脚和第8管脚分别与5V电源连接;TLP521-2的第5管脚和第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接；
[0045]电阻R1、电阻R2和电阻R3均采用为220kQ/0.5W，电阻R4的阻值为4.7kQ，且电阻R4的两端电压为-8V，电阻R5的阻值为1kQ。
[0046]在电网供电或电源输入接线不可靠等原因，有时会出现缺相运行的情况。缺相容易造成设备损毁，在接通主线路前应该进行缺相检测，当检测到电源缺相时，继电器和晶闸管都无触发信号而停止工作，投切器无法投入电容组，并报警提示，很好的保护了设备。
[0047]在图3中，包括第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的6管脚连接；电阻Rl1、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rl I与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的6管脚之间节点连接；电阻Rl 2与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。
[0048]解决投切电容器产生的涌流问题，是设计无功补偿装置出发点，解决过零电压触发是装置关键技术之一，只有晶闸管在电压过零时刻导通，才能保证投切过程无涌流或涌流很小。
[0049]在图4中，包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联；
[0050]所述电容C5的电容值为105F，所述电阻R6的阻值为IM Ω，所述电阻R7的阻值为680Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132 型号。
[0051 ]图5中，电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R26与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。
[0052]所述电阻R6的阻值为360k Ω，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680k Ω，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132o
[0053]晶闸管和接触器分别导通需要投切时差电路来实现，也就是晶闸管先导通，接触器后导通。本装置采用图4和图5电路。图4电路中，接通补偿装置电源，电容C5两端电压不能突变，74HC132的2引脚为高电平，若使能信号EN正常为高电平，则74HC132的6引脚为高电平，确保投入时晶闸管第一时间电压过零导通。同时在图5电路中，电容C4两端电压不能突变，74HC132的13引脚为低电平，使能为高电平，则74HC132的8引脚为低电平，继电器线圈无触发信号，触器触头暂时处于断开状态，随着C4充电在xxxms左右，13引脚变为高电平，继电器线圈获得触发信号，接触器触头闭合。当接触器完全闭合后，晶闸管因被旁路而自行关断。
[0054]继电器触发信号电路和晶闸管触发电路的配合工作，确保晶闸管先导通，接触器触头后闭合，当接触器稳定工作后晶闸管停止工作，有效的保护了晶闸管，提高了使用寿命O
[0055]图6中，第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。
[0056]所述电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W，二极管D3和二极管D4选用FR107。
[0057]主线路晶闸管投切电路由2只反并联的晶闸管和保护电路组成构成。如图6所示，保护电路采用阻容保护，其中电阻为47/1W，电容为223/630V。考虑到可控硅的触发电流为150?250mA左右，电阻的大小及功率一般选取250?560 Ω，1/2?1W。
[0058]根据GB/T15576—2008中对采用半导体电子开关及复合开关电容器的涌流应限制在该组电容器额定电流的5倍以下，图7是接触器在没有加补偿装置投入时产生的涌流试验波形图，图8是试品投人时产生产生的涌流试验波形。
[0059]通过图7和图8涌流波形的分析可以看出，在电容组投入时，没有补偿装置的接触器投入时产生的涌流为430A，随着投入时相位不同产生的涌流电流也不同，但都远远超出允许的涌流电流。从图8中可以看出带有补偿装置的接触器投人时产生的涌流明显减少，三相均能达到较小的涌流倍数。
[0060]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，包括主线路控制电路，其特征在于，所述主线路控制电路包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，且电容Cl、电容C2和电容C3采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接； 晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路;第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另一端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接； 电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接； 晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。2.根据权利要求1所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括三相缺相识别电路，所述三相缺相识别电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;光耦TLP521-2的输入第I管脚和输入第4管脚分别与电阻R4的第一端连接;光耦TLP521-2的输入第2管脚和输入第3管脚分别与三相电压的零线端连接；光耦TLP521-2的输出第6管脚和输出第8管脚分别与5V电源连接；光耦TLP521-2的输出第5管脚和输出第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接。3.根据权利要求2所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻町、电阻1?2和电阻1?均采用22(^0/0.5￥，电阻1?4的阻值为4.71^0，电阻R5的阻值为1kΩ。4.根据权利要求3所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接；电阻R11、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rll与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接；电阻R12与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。5.根据权利要求4所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括晶闸管触发信号产生电路，所述晶闸管触发信号产生电路包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联。6.根据权利要求5所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电容C5的电容值为105F，所述电阻R26的阻值为IM Ω，所述电阻R7的阻值为680 Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132型号。7.根据权利要求6所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括继电器触发信号产生电路，所述继电器触发信号产生电路包括电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R6与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。8.根据权利要求7所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻R6的阻值为360kQ，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680kQ，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132。9.根据权利要求8所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19，所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。10.根据权利要求9所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W，二极管D3和二极管D4选用FR107。
【文档编号】H02J3/18GK205724913SQ201620340858
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】姜毅龙, 李宗义, 李许军, 文宏
【申请人】甘肃机电职业技术学院
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，包括晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2和电容C3，电容C1、电容C2和电容C3构成三相电容器组，采用三角形接线方式连接，即电容C1的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容C1的第二端连接。本实用新型能够准确地进行零电压投切,有效减少线路中出现的涌流倍数,提高接触器的可靠性和降低了设备成本。
【专利说明】
一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及无功补偿装置装置领域，具体地设计一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内无功补偿装置实现电容器的投切普遍采用交流接触器和复合开关，由于接触器投切电容时会产生涌流和拉弧现象，影响接触器的使用寿命，新的设计多采用复合开关作为电容器的投切元件。
[0003]在低压供电系统中安装无功补偿装置，对提高功率因数、降低线路的损耗、节约电能、提高电力系统的供电质量具有相当重要的意义。在无功补偿装置中，多采用了智能检测系统和晶闸管投切相结合的形式，实现过零无涌流投切。但这些装置具有成本较高、体积较大，可靠性较低等缺点。
[0004]随着我国工业、农业、现代国防工业的高速发展，对电力设备的数量和质量提出了更高的要求，尤其应用于非线性负荷的智能型万能式断路器、智能型塑壳断路器、智能型双电源自动切换装置、智能型无功功率补偿装置、智能型电动机保护器、软起。其要求在各种非线性、冲击性和各种谐波、不平衡性条件下可靠工。如何排除各种电磁干扰、提高智能电器的可靠性、可用性、可维性是智能电器设计者们不可推卸的重任。
[0005]在低压配电网络中，运行着大量的感性无功负荷需要进行补偿，否则，将使网络损耗增加，电压质量恶化。为了提高供用电质量，降低线损与节能，以及充分利用设备的容量，以并联电容器为主要元件的无功补偿装置得到广泛的应用。传统的无功补偿装置采用机械开关(接触器或断路器)投切电容器，开关触头易受电弧作用而损坏。随着电力电子技术的迅速发展，晶闸管开始使用于无功补偿装置。使用晶闸管作为电容器的投切开关，其最大优点是可以频繁投切。因此，TSC(晶闸管投切电容器)正在成为电容器无功补偿装置的更新换代产品。
[0006]现有的控制器技术方案:
[0007]方案(I):单相TSC的结构
[0008]—个基本的单相投切装置是由一对反向并联的晶闸管与一个电容器和一个小的限流电抗器组成的。反向并联的晶闸管的作用就如同一个双向开关，每个晶闸管开关的导通时间为整数个半波。为了控制电容器投入时不致于产生危险的过电压，过零检测电路在检测到晶闸管两端的电压为零时，发出触发脉冲，使晶闸管瞬间导通。因此，流过的电流为正弦波形，即不含谐波，因而不需要任何滤波器。晶闸管导通后，电容器起作用，发出容性无功功率。晶闸管在电容电流过零时关断。电容器电流的过零时刻就是电容器电压达到峰值的时刻。晶闸管断开后，整个投切装置不起作用，不输出无功功率。
[0009]方案(2):利用智能控制技术，采用脉宽控制直流吸持式的节电方案，一体化节电型交流接触器。实现节能、低温升、长寿命、耐电压波动及无噪声等基本功能，同时增添对接触器主电路的保护功能，包括欠电压保护、过电压保护、相序保护、缺相保护和漏电保护等，以及动作电压阈值可调及网络通信及控制等功能，成为新一代智能型节能交流接触器。
[0010]在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术中非智能交流接触器缺少应有的保护功能，智能型节能交流接触器存在适应环境要求较高，容易受到电磁干扰。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，以实现准确地零电压投切，有效减少线路中出现的涌流倍数，提高接触器的可靠性和降低了设备成本的优点。
[0012]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置包括主线路控制电路，其特征在于，所述主线路控制电路包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，电容Cl、电容C2和电容C3采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接；
[0013]晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路；由第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另一端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接；
[0014]电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接；
[0015]晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。
[0016]进一步地，还包括三相缺相识别电路，所述三相缺相识别电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;光耦TLP521-
2的输入第I管脚和输入第4管脚分别与电阻R4的第一端连接;光耦TLP521-2的输入第2管脚和输入第3管脚分别与三相电压的零线端连接;光耦TLP521-2的输出第6管脚和输出第8管脚分别与5V电源连接;光耦TLP521-2的输出第5管脚和输出第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接。
[0017]进一步地，电阻1?1、电阻1?2和电阻1?3均采用为22(^0/0.5￥，电阻1?4的阻值为4.71^Ω，电阻R5的阻值为I OkQ。
[0018]进一步地，第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接;电阻R11、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rll与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接；电阻R12与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。
[0019]进一步地，还包括晶闸管触发信号产生电路，所述晶闸管触发信号产生电路包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联。
[0020]进一步地，电容C5的电容值为105F，所述电阻R26的阻值为1ΜΩ，所述电阻R7的阻值为680Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132型号。
[0021]进一步地，还包括继电器触发信号产生电路，所述继电器触发信号产生电路包括电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R26与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。
[0022]进一步地，电阻R6的阻值为360kQ，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680k Ω，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132。
[0023]进一步地，第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19，所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。
[0024]进一步地，电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W, 二极管D3和二极管D4选用FR107。
[0025]本实用新型各实施例的无功补偿用电容组无涌流投切装置，由于无功元件采用了晶闸管投切电容器结构形式，晶闸管解决了投切的动态过程，接触器承担投切的稳定过程，并且当接触器开关稳定后，无功补偿装置自动停止工作，提高了将闸管使用寿命，实现了装置能准确地零电压投切，有效减少了线路中出现的涌流倍数，提高了接触器的可靠性和降低了设备成本的优点。
[0026]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
[0027]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0028]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0029]图1为本实用新型中主线路控制线路图；
[0030]图2为本实用新型中的三相缺相检测电路图；
[0031]图3为本实用新型中的过零触发电路图；
[0032]图4为本实用新型中晶闸管触发信号产生电路图；
[0033]图5为本实用新型中继电器触发信号产生电路图；
[0034]图6为本实用新型中主线路晶闸管投切和保护电路图；
[0035]图7为接触器在没有加补偿装置时产生的涌流试验波形图；
[0036]图8为加装置时产生的涌流试验波形。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0038]根据本实用新型实施例，如图1-图8所示，提供了一种无功补偿用电容组无涌流投切装置。
[0039]参见图1，本实施例主线路控制线路图。具体如下:包括主线路控制电路，其特征在于，包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接；
[0040]晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路；由第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另二端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接；
[0041]电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接；
[0042]晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。
[0043]在三相线路中，三相电容器组采用三角形接线方式的投切。无触点开关由2只反并联的普通晶闸管和保护电路组成构成，只控制u、w两相的接线方式，这种方式降低了控制线路复杂度，也有效降低了设备成本。装置工作过程包括电容组投入和断开，当投入电容器组时，接通补偿装置电源，先触发晶闸管导通，其后触发继电器接通，接触器接通稳定后晶闸管关断，当断开电容器时，切断补偿装置电源，继电器因掉电而断开，晶闸管因延时电路延时断开。补偿装置使接触器的导通和切断都工作在无涌流下，提高了接触器的可靠性和使用寿命。
[0044]在图2中，包括包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;TLP521-2的第I管脚和第4管脚分别与电阻R4的第一端连接；TLP521-2的第2管脚和第3管脚分别与三相电压的零线端连接;TLP521-2的第6管脚和第8管脚分别与5V电源连接;TLP521-2的第5管脚和第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接；
[0045]电阻R1、电阻R2和电阻R3均采用为220kQ/0.5W，电阻R4的阻值为4.7kQ，且电阻R4的两端电压为-8V，电阻R5的阻值为1kQ。
[0046]在电网供电或电源输入接线不可靠等原因，有时会出现缺相运行的情况。缺相容易造成设备损毁，在接通主线路前应该进行缺相检测，当检测到电源缺相时，继电器和晶闸管都无触发信号而停止工作，投切器无法投入电容组，并报警提示，很好的保护了设备。
[0047]在图3中，包括第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的6管脚连接；电阻Rl1、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rl I与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的6管脚之间节点连接；电阻Rl 2与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。
[0048]解决投切电容器产生的涌流问题，是设计无功补偿装置出发点，解决过零电压触发是装置关键技术之一，只有晶闸管在电压过零时刻导通，才能保证投切过程无涌流或涌流很小。
[0049]在图4中，包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联；
[0050]所述电容C5的电容值为105F，所述电阻R6的阻值为IM Ω，所述电阻R7的阻值为680Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132 型号。
[0051 ]图5中，电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R26与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。
[0052]所述电阻R6的阻值为360k Ω，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680k Ω，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132o
[0053]晶闸管和接触器分别导通需要投切时差电路来实现，也就是晶闸管先导通，接触器后导通。本装置采用图4和图5电路。图4电路中，接通补偿装置电源，电容C5两端电压不能突变，74HC132的2引脚为高电平，若使能信号EN正常为高电平，则74HC132的6引脚为高电平，确保投入时晶闸管第一时间电压过零导通。同时在图5电路中，电容C4两端电压不能突变，74HC132的13引脚为低电平，使能为高电平，则74HC132的8引脚为低电平，继电器线圈无触发信号，触器触头暂时处于断开状态，随着C4充电在xxxms左右，13引脚变为高电平，继电器线圈获得触发信号，接触器触头闭合。当接触器完全闭合后，晶闸管因被旁路而自行关断。
[0054]继电器触发信号电路和晶闸管触发电路的配合工作，确保晶闸管先导通，接触器触头后闭合，当接触器稳定工作后晶闸管停止工作，有效的保护了晶闸管，提高了使用寿命O
[0055]图6中，第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。
[0056]所述电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W，二极管D3和二极管D4选用FR107。
[0057]主线路晶闸管投切电路由2只反并联的晶闸管和保护电路组成构成。如图6所示，保护电路采用阻容保护，其中电阻为47/1W，电容为223/630V。考虑到可控硅的触发电流为150?250mA左右，电阻的大小及功率一般选取250?560 Ω，1/2?1W。
[0058]根据GB/T15576—2008中对采用半导体电子开关及复合开关电容器的涌流应限制在该组电容器额定电流的5倍以下，图7是接触器在没有加补偿装置投入时产生的涌流试验波形图，图8是试品投人时产生产生的涌流试验波形。
[0059]通过图7和图8涌流波形的分析可以看出，在电容组投入时，没有补偿装置的接触器投入时产生的涌流为430A，随着投入时相位不同产生的涌流电流也不同，但都远远超出允许的涌流电流。从图8中可以看出带有补偿装置的接触器投人时产生的涌流明显减少，三相均能达到较小的涌流倍数。
[0060]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型无功补偿用电容组无涌流投切装置，包括主线路控制电路，其特征在于，所述主线路控制电路包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、晶闸管Q3、晶闸管Q4、继电器KMu、继电器KMw、第一过零触发电路、第二过零触发电路、第一保护电路、第二保护电路、电感L1、电感L2、电感L3、电容Cl、电容C2和电容C3，电容Cl、电容C2和电容C3构成三相电容器组，且电容Cl、电容C2和电容C3采用三角形接线方式连接，即电容Cl的第一端与电容C2的第二端连接，电容C2的第一端与电容C3的第二端连接，电容C3的第一端与电容Cl的第二端连接； 晶闸管Ql与晶闸管Q2反向并联，组成第一反向并联电路;第一过零触发电路和第一保护电路分别并联在第一反向并联电路的两端;继电器KMu与第一反向并联电路并联，继电器KMu的一端与三相电压的U相端连接，继电器KMu的另一端与电感LI的第一端连接，电感LI的第二端与电容Cl的第一端连接； 电感L2的第一端与三相电压的V相端连接，电感L2的第二端与电容C2的第一端连接； 晶闸管Q3与晶闸管Q4反向并联，组成第二反向并联电路;第二过零触发电路和第二保护电路分别并联在第二反向并联电路的两端;继电器KMw与第二反向并联电路并联，继电器KMw的一端与三相电压的W相端连接，继电器KMw的另一端与电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与电容C3的第一端连接。2.根据权利要求1所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括三相缺相识别电路，所述三相缺相识别电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和光耦TLP521-2，电阻Rl的第一端、电阻R2的第一端和电阻R3的第一端分别连接在三相电压的U相端、V相端和W相端，电阻Rl的第二端、电阻R2的第二端和电阻R3的第二端分别与电阻R4的第一端连接，电阻R4的第二端与零线端连接;光耦TLP521-2的输入第I管脚和输入第4管脚分别与电阻R4的第一端连接;光耦TLP521-2的输入第2管脚和输入第3管脚分别与三相电压的零线端连接；光耦TLP521-2的输出第6管脚和输出第8管脚分别与5V电源连接；光耦TLP521-2的输出第5管脚和输出第7管脚分别与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端与接地端连接。3.根据权利要求2所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻町、电阻1?2和电阻1?均采用22(^0/0.5￥，电阻1?4的阻值为4.71^0，电阻R5的阻值为1kΩ。4.根据权利要求3所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述第一过零触发电路包括电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一过零触发光耦M0C3009、第二过零触发光耦M0C3009和第三过零触发光耦；电阻R9的第一端与12V电源连接，电阻R9的第二端与第一过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第一过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输入2管脚与第三过零触发光耦M0C3009的输入I管脚连接;第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚与第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接，第二过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚连接；电阻R11、电阻R12和电阻R13组成串联支路，电阻Rll与电阻R12之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和第二过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接；电阻R12与电阻R13之间的节点与第一过零触发光耦M0C3009的输出4管脚和与第三过零触发光耦M0C3009的输出6管脚之间节点连接;所述第一过零触发电路与第二过零触发电路的电路结构相同。5.根据权利要求4所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括晶闸管触发信号产生电路，所述晶闸管触发信号产生电路包括电容C5、二极管D8、电阻R26、电阻R7、与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B，电容C5的第一端与5V电源连接，电容C5的第二端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，电阻R26与二极管D8并联后，靠近二极管D8的阴极一端和与非施密特触发器U2A的输入端2管脚连接，靠近二极管D8的阳极一端与接地端连接;与非施密特触发器U2A的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2B的输入端I管脚及与非施密特触发器U2B的输入端2管脚连接;与非施密特触发器U2B的输出端3管脚与电阻R7串联。6.根据权利要求5所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电容C5的电容值为105F，所述电阻R26的阻值为IM Ω，所述电阻R7的阻值为680 Ω，所述D8的型号为FR107，所述与非施密特触发器U2A和与非施密特触发器U2B均采用74HC132型号。7.根据权利要求6所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，还包括继电器触发信号产生电路，所述继电器触发信号产生电路包括电阻R6、二极管D7、电容C4、电阻R8、与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D，所述电阻R6与二极管D7并联后，靠近二极管D7阳极的一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C4 一端和与非施密特触发器U2D的输入2管脚连接，电容C2的另一端与接地端连接;与非施密特触发器U2D的输出3管脚分别和与非施密特触发器U2C的输入I管脚和输入2管脚连接，与非施密特触发器U2C的输出3管脚与电阻R8串联。8.根据权利要求7所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻R6的阻值为360kQ，所述二极管D7采用FR107，所述R8的阻值为680kQ，所述电容C4的电容值为474F，所述与非施密特触发器U2C和与非施密特触发器U2D均采用74HC132。9.根据权利要求8所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述第一保护电路包括电阻R23、电容C6、电容C7、二极管D4、电阻R20、二极管D3和电阻R19，所述电阻R23、电容C6和电容C7组成的串联支路连接在第一反向并联电路的两端;二极管D4和电阻R20组成的并联支路一端与三相电压的U相端连接，二极管D4和电阻R20组成的并联支路另一端分别与晶闸管Q2的阴极端和第一过零触发电路连接;二极管D3和电阻R19组成的并联支路一端与继电器KMu和电感LI之间的节点连接，二极管D3和电阻R19组成的并联支路另一端分别与晶闸管Ql的阴极端和第一过零触发电路连接;所述第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同。10.根据权利要求9所述的无功补偿用电容组无涌流投切装置，其特征在于，所述电阻R23为47/1W，电容C6和电容C7的电容值均为223/630V，电阻R19和R20均为330/0.5W，二极管D3和二极管D4选用FR107。
【文档编号】H02J3/18GK205724913SQ201620340858
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】姜毅龙, 李宗义, 李许军, 文宏
【申请人】甘肃机电职业技术学院
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1