专利名称：分布式过零投切无触点开关组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力控制电路的投切控制开关，具体地说，涉及一种实现电力无功动态补偿功能的过零投切无触点开关组件。
目前，国内城、乡配电网和各种大型企业内部配电网等场所的柱上配电变压器，其受电功率因数大多低于0.8。用于提高受电功率因数的装置有许多种，现有一种主从分布式过零控制晶闸管阀，如
图1所示，它由控制器1、过零检测控制模块2、反并联可控硅对3、电力电容器4和浪涌电流抑制电路5组成。在控制器1发出投切控制指令，将一直流信号送入过零检测控制模块2的输入端后，过零检测控制模块2即刻通过a、d两端对电力电容器4上的残余电压和电源E上的瞬时电压进行测量比较，当两端电位差为零值时，过零检测控制模块2输出电路的“与门”自行开启，投切指令信号便通过其b、c两端送到反并联可控硅对3的两个触发极，使反并联可控硅对3迅即导通，从而电力电容器被投入运行，向负载提供无功功率补偿。各组成部分安装在一个与工作环境直通的箱体中或屏柜内。
这种主从分布式过零控制的晶闸管阀存在如下问题1．由于该主从分布式过零控制晶闸管阀的过零检测控制模块2是采用的通用光电耦合器件，它不能承受较高电压，而暂态电压都将超过1000伏。
2．全部组成器件裸露在自然环境中，易受温度、湿度等的影响，尤其是在低温环境或尘埃甚大的场所，其受到的影响更大。
3．互换性不强，在现场进行调试或更换器件时，费时、费力。
所以，这种装置的应用范围受到了限制，环境条件也不易保证。
本实用新型的目的是提供一种性能可靠、结构紧凑、安装方便、不需调试即可运用的分布式过零投切无触点开关组件，并且对恶劣环境适应能力强，工作范围宽。
为达到本实用新型的目的，分布式过零投切无触点开关组件，由过零检测控制专用模块、反并联可控硅对、浪涌电流抑制电路和温控电路组成；这些零部件均固定安装在一个密封的金属箱体内，但反并联可控硅对的散热器则设计为裸露在箱体之外。电源接在箱体的电源接线柱上，该接线柱与箱体内反并联可控硅对的一端相接，反并联可控硅对的另一端与箱体上的接负载电路元件的接线柱相联，该接线柱则接负载电路元件；控制投切指令信号通过箱体上的控制指令接线柱加至过零检测控制专用模块的控制输入端，过零检测控制专用模块的另外四个端点用于两个接在反并联可控硅对的两端，用来对其电压进行检测比较；两个接在反并联可控硅对的触发极上，用来对可控硅进行触发。浪涌电流抑制电路跨接在反并联可控硅对的两端，温控电路接在电源和地之间。
本实用新型的工作原理如下将分布式过零投切无触点开关组件接入电源与电力电容器之间，过零检测控制专用模块的控制输入端接控制器；当控制器的直流投切控制指令信号送到过零检测控制专用模块的控制输入端时，在电源接通的情况下，过零检测控制专用模块即对反并联可控硅对的两端电压进行检测比较，并在两端电压差值为零伏时，过零检测控制专用模块的输出电路的“与门”自动开启，投切控制指令信号通过，触发反并联可控硅对的两个触发极，使其导通，因而电力电容器被投入运行，向负载提供无功功率补偿。并联在可控硅对两端的浪涌电流抑制电路，将对电路中的浪涌电流进行抑制。在正常环境温度情况下，靠自然散热即可保证该开关组件的正常工作；在高温情况下，可通过对可控硅的散热器进行强迫风冷来保证工作温度正常；在温度低于一定数值时，开关组件内的温控电路启动，进行加温，也可采用对可控硅的散热器吹热风的方法加温，来保证该开关组件仍工作在正常的温度范围内。
本实用新型采用的过零检测控制专用模块是一种耐高电压，能够适应暂态电量冲击并具有高稳定性的光电耦合器件，它把强电与弱电做了严格的隔离，将微电子技术与电力电子技术进行了巧妙的结合，并对无触点开关的导通作了自动寻优的安排。该实用新型具有性能稳定、工作可靠，寿命加长、技术指标裕度大、适应性强、安装简单以及免去调试和更换器件的麻烦等优点。
本实用新型采用了整体密封的组装方式，使工作环境的温度、湿度等得到了可靠的保证，同时也起到了对外界干扰的屏蔽和防尘作用，从而使其技术性能和整机质量更为可靠和稳定。
在保证温度条件上，本实用新型采用温控电路自动加温，可控硅散热器裸露箱体外边自然散热和必要时对可控硅散热器强迫风冷降温的方法，分别控制并保证在低温、常温和高温环境条件下该开关组件都能正常运行，从而扩大了本实用新型对环境温度的适应范围；在环境温度不太低、低温时间也不太长的地区，也可采用对可控硅散热器吹热风的方法，来保证该开关组件的工作温度。
因此，如上所述的本实用新型用作无功功率动态补偿控制电路中的投切开关组件，提高受电功率因数时具有很大的优越性，它的结构简单紧凑，应用灵活，性能稳定可靠，使用寿命较长；既适合于批量生产，又能使成本大幅度降低；且安装简单方便，不用进行现场调试或更换器件；另外，因其性能指标裕度大，适应范围宽，故可与市售的无功功率补偿控制仪、电量遥测仪和热工仪表等兼容，从而宜于结合现有设备进行自动控制电路的改造或创新设计新整机产品，特别是使用该开关组件，能简便地将原来通过有触点开关自动投切电力电容器的无功补偿设备改造为新型的无功动态补偿设备。
下面通过一实施例结合附图对本实用新型进一步说明，其中图1表示现有技术的主从分布式过零控制晶闸管阀的电路结构图；图2表示本实用新型所述分布式过零投切无触点开关组件实施例的电路结构图；图3表示本实用新型实施例零、部件的装配图；图4表示本实用新型实施例箱体结构图。
图3是本实用新型的一种具体实施方案的零、部件装配布局图。图中示出了过零检测控制专用模块2、反并联可控硅对3、浪涌电流抑制电路5和温控电路6。另外有电源接线柱A、负载接线柱F，控制指令信号输入接线柱B、C两端钮。
该实施例的电路结构图如图2所示，投切控制指令直接加在过零检测控制专用模块2的正、负输入端，其a、d两端分别接反并联可控硅对3的D、E两端，b、c两端则分别接反并联可控硅对3的两个触发极，浪涌电流抑制电路5联接在E、D两端之间，温控电路6的一端接在电源的E点，另一端则与地相连，E端接电源，D端接电力电容器等被投切元件或电路。图3中的A端直接与电源相接，F端接负载电力电容器，B、C两端则输入控制器的直流投切控制指令。在电源接至图3的A端后，即相当图2所示的E点加上了电压；图3的F端接上电力电容器，即相当图2所示的D点接入了电路。当控制器向图3的B、C端送来投切指令信号后，该信号即加到了过零检测控制专用模块2的“+”、“-”输入端，过零检测控制专用模块2开始对反并联可控硅对3的D、E两端电压进行检测比较，当其a、d两端测得电压差值为零伏时，过零检测控制专用模块2的输出电路中的“与门”自动开启，投切控制指令信号经“与门”，通过b、c两端被送到反并联可控硅对3的触发极，使其导通，电力电容器被投入运行，向负载提供无功功率补偿。
该开关组件也可用于电感、电阻元件，亦可用于容性、感性和阻性电力负载，应用时均联接在图3所示的F端。
该实施例的全部器件均安装在如图4所示的密封金属箱体壳7内，但其可控硅的散热器8是裸露在箱体的外边，以达到良好的散热效果；另外箱体外有连接电源的接线柱A，连接负载的接线柱F和连接投切指令信号的接线柱B、C。
该实施例所用的器件是经过严格筛选调配的，过零检测控制专用模块2是一种耐高压的光电耦合器件，可耐反向电压1700伏(峰值)以上，并且稍加调整还可以提高到3000伏以上，而市售通用的光电耦合器件，只能耐800伏(峰值)左右；电路结构布局经过反复试验、修改、设计，以达到该开关组件具有结构简单，性能稳定可靠；工作寿命长(动作次数可达到几十万至几百万次)；适应性强，应用、安装方便等特点。另外，密封的金属箱体具有屏蔽外界干扰和防潮、防尘及保温的作用，尤其需要将工作环境温度扩展到-50℃以下或+60℃以上范围时，该箱体的保温作用更为重要。
权利要求1．一种分布式过零投切无触点开关组件，含有过零检测控制专用模块(2)、反并联可控硅对(3)、浪涌电流抑制电路(5)和温控电路(6)，均固定安装在密封的金属箱体中，反并联可控硅对(3)的散热器裸露在箱体外边，其特征在于电源连接在箱体的接线柱A上，接线柱A与反并联可控硅对(3)的E端相通，反并联可控硅对(3)的D端与密封的金属箱体的接线柱F相接，接线柱F再与无功功率补偿器件相连，控制投切指令信号经密封金属箱体的接线柱B、C加入，即送至过零检测控制专用模块(2)的正、负输入端，过零检测控制专用模块(2)的a、d端与反并联可控硅对(3)的D、E两端点相接，其b、c端则分别与反并联可控硅对(3)的两个触发极相连，浪涌电流抑制电路(5)跨接在反并联可控硅对(3)的E、D两端，温控电路(6)接在电源E和地之间。
2．根据权利要求1所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于过零检测控制专用模块(2)是一种耐高反压的光电耦合器件。
3．根据权利要求1所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于外壳箱体是由金属材料制成的。
4．根据权利要求1或3所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于金属材料的外壳箱体是密封的。
5．根据权利要求1所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于反并联可控硅对(3)的散热器裸露在箱体之外。
6．根据权利要求1或5所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于，裸露在箱体外边的反并联可控硅对(3)的散热器，在低温条件下可通过吹热风加温、高温条件下通过吹风强迫冷却、常温下自然散热。
7．根据权利要求1所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于温控电路(6)用于低温条件下加温。
8．根据权利要求1所述的分布式过零投切无触点开关组件，其特征在于，直流投切控制指令信号直接加在箱体的B、C两接线柱上。
专利摘要一种用于电力无功功率动态补偿的分布式过零投切无触点开关组件,含有过零检测控制专用模块、反并联可控硅对、浪涌电流控制电路和温控电路,均固定安装在一个密封的金属箱体内。使用时只需将其接在电源和无功功率补偿器件之间,送入投切控制信号,即可投入运行,无需进行调整,安装简单方便;采用过零检测控制专用模块和经筛选调配的元器件,使开关组件的性能稳定可靠,寿命加长,动作次数可达几十万至几百万次,并且性能指标裕度大,有较宽的工作适应范围和环境温度的适应能力,抗干扰能力也强。
文档编号H02J3/18GK2419724SQ0020550
公开日2001年2月14日 申请日期2000年2月25日 优先权日2000年2月25日
发明者刘倬云 申请人:刘倬云