专利名称：复合开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于切换电力电容器的复合开关。
背景技术：
由于交流电的电压与电流之间有相位差，当功率因数不等于1时，电路中发生能量交换就会出现无功功率，导致供电设备的容量不足、增加线路及供电设备的功率损耗，因此为了提高功率因素，常用的方法是在线路上并联电力电容。目前多采用交流接触器将电力电容与供电线路投切，但是现有的交流接触器在投切过程中在开关部位以及电线连接部位会产生电弧并引起涌流，可能会导致电容器的击穿及开关烧毁。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种复合开关，能够有效的解决电力电容投切过程中在开关部位以及电线连接部位所产生的电弧及涌流。
本实用新型是这样来实现上述目的的复合开关，其特征在于包括主控电路、电源电路、可控硅投切电路、接触器投切电路和控制输入电路，主控电路分别与电源电路、可控硅投切电路、接触器投切电路和控制输入电路连接；可控硅投切电路、接触器投切电路串联在三相线及电力电容器之间；接触器投切电路的接触器的开关部分可分为主开关组和副开关组，副开关组的每个开关串联电阻后分别与主开关组的相应开关并联。
本实用新型的有益效果是复合开关的投切过程为先通过主控电路控制可控硅投切电路进行投切，将电力电容组与三相线连通，然后主控电路控制接触器投切电路进行投切，这样，接触器的开关在投切过程时电路已经通过可控硅投切电路连通，开关闭合不产生涌流、开断不产生电弧，同时也避免了产生涌流对电容器的冲击；而且接触器设有副开关组，在主开关组闭合前先闭合，由于串联有限流电阻，可减少因异常电网干扰导致可控硅过零触发状态不稳定时接触器闭合产生瞬间大电流，延长了复合开关的寿命，确保投切过程的安全性。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是本实用新型的原理框图；图2是本实用新型的电路原理图(图2包括图2-1、图2-2)。
具体实施方式
参照图1、图2，复合开关，包括主控电路U1、电源电路U2、可控硅投切电路U3、接触器投切电路U4、控制输入电路U5，电容放电电路U6、缺相保护电路U8和看门狗电路U7。
以下详细描述各电路的组成及连接1、主控电路U1，包括微处理器IC1、运算放大器IC3B、三极管T3、T4及其外围元件。微处理器为型号PIC16F628A的单片机，运算放大器IC3B为型号LM358运算集成电路IC3的一个，运算放大器IC3B与外围元件组成电压比较器U11，三极管T3，T4组成开关电路U12，微处理器IC1的一个I/O输出端第17脚依次与电压比较器U11和开关电路U12连接，还有一个I/O端第10脚经电阻R24与三极管T3的基极连接。开关电路U12的输出端OPT1、OPT2与可控硅投切电路U3相应输入端OPT1、OPT2连接。
2、可控硅投切电路U3包括两组相同的可控硅投切子电路U31、U32，子电路U31或U32主要由一对光电耦合器O1、O2或O3、O4一对双向可控硅SCR1、SCR2或SCR3、SCR4及其外围元件组成。子电路U31或U32的一对双向可控硅SCR1、SCR2或SCR3、SCR4的主电极串联后两端分别连接三相线的A相或C相输入端以及相应该相的电力电容器CA或CB连接。子电路U31、U32的光电耦合器O1、O2、O3、O4的输入端串联后与主控电路U1的开关电路U12输出端OPT1、OPT2连接，输出端与相应双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3、SCR4的触发端连接。
3、接触器投切电路U4包括继电器RELAY3、三极管T1、接触器K1和外围元件，三极管T1的基极串联电阻R6后与主控电路U1相连，三极管T1的发射极与电源负极连接；三极管T1的集电极与继电器RELAY3的输入端连接，继电器RELAY3的另一输入端与电源正极连接；继电器RELAY3的输出端分别与接触器K1的继电部分以及三相线中的A相连接；接触器K1的开关部分的其中两个输入端与可控硅投切电路U3连接，另外一个输入端与三相线的一相B接，开关部分的输出端分别与电力电容器CA、CB、CC连接。为了防止可控硅投切电路U3失效后导致接触器K1投切产生过大冲击电流，接触器K1的开关部分可分为主开关组和副开关组，副开关组的每个开关串联电阻后分别与主开关组的相应开关并联，在主开关组投切前，副开关组先投切。
4、控制输入电路U5包括光电耦合器O5，光电耦合器O5的输入端串联电阻R25后与控制信号连接，光电耦合器O5的输出端串联电阻R9后与主控电路U1连接。
5、电容放电电路U6主要作用是由于电力电容器在投入前可能会存有电量，出于安全的考虑，一般要求电力电容器在投入时的电压不高于50V，因此电力电容器在切入前通过该电路进行加快放电以缩短复合开关再次投入的等待时间，提高响应速度。其主要由三极管T2、两个继电器RELAY1、RELAY2及外围元件组成，三极管T2的基极串联电阻后R7与运算放大器IC3B的输出端相连，发射极与电源负极连接，集电极与两个继电器的RELAY1、RELAY2一输入端连接；两个继电器RELAY1、RELAY2另一输入端与电源正极连接；继电器RELAY1的一输出端串联电阻R45后与电力电容器的CA连接，另一输出端连接电力电容器的CB；继电器RELAY2的一输出端串联电阻R46后与电力电容器的CC连接，另一输出端连接电力电容器的CB。
6、缺相保护电路U8是A、C相线出现缺相时能立刻控制系统做出反应按正常顺序切断电力电容器CA、CB、CC的连接，配合IC1在上电和断电恢复后先将电容放电再进行投切动作的程式功能防止系统振荡以及实现A、C相缺相保护，主要由LM358运算集成电路IC3的另一个运算放大器IC3B及其外围元件组成的电压比较器，电压比较器的反相输入端与电源电路U2连接，其输出端通过一电阻与微处理器的I/O端第7脚连接。
7、看门狗电路U7是防止微处理器IC1死机而设定的，主要由555时基电路IC2及外围元件组成振荡器，其输出端与微处理器IC1的复位端4脚连接，一旦微处理器IC1出现死机，看门狗电路U7发出复位信号让微处理器IC1复位。
复合开关的工作过程如下1、复合开关的投入，微处理器IC1经控制输入电路U5获得投入控制信号后，第10脚输出信号导通三极管T3，驱动光电耦合器O1、O2、O3、O4，使双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3、SCR4连通，将三相线A、C相也通过可控硅投切电路U3与电力电容器CA、CC相连。然后，微处理器IC1的第9脚输出信号，触发接触器投切电路U4三极管T1导通，继电器RELAY3吸合，三相线A、B、C相通过接触器K1的开关与电力电容器CA、CB、CC连通，由于在此之前电力电容器CA、CC已经通过可控硅投切电路U3与三相线连接，此时接触器K1开关闭合不会产生涌流。最后微处理器IC1切断三极管T3的信号，双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3、SCR4关闭，完成了接触器的无涌流闭合，使三相线中A、B、C与电力电容器CA、CB、CC的连通。
2、复合开关的切出，控制信号经控制电路U5输入端输入，经光电耦合器O5后给微处理器IC1一个切出信号，三极管T3基极变为高电平而导通，可控硅投切电路U3的光电耦合器O1、O2、O3、O4同时导通，光电耦合器O1、O2、O3、O4的输出端触发双向可控硅SCR1、SCR2、SCR3、SCR4导通，这时电力电容器CA、CC通过可控硅投切电路U3与三相线的A、C相连接。然后，微处理器IC1的第9脚输出信号，触发接触器投切电路U4三极管T1关闭，继电器RELAY3断开，切断三相线A、B、C相通过接触器K1的开关与电力电容器CA、CB、CC的连通，由于在此之前电力电容器CA、CC已经通过可控硅投切电路U3与三相线连接，因此接触器K1的开关断开过程中不会产生电弧。最后，微处理器IC1的10脚输出低电平三极管T3关闭，光电耦合器关闭，双向可控硅也关闭，这样三相线A、B、C相与电力电容器CA、CB、CC断开。接着微处理器的17脚输出高电平给运算放大器IC3B，运算放大器IC3B输出相应控制信号，该信号触发三极管T4以及电容放电电路U6的三极管T2，继电器RELAY1、RELAY2通电吸合，电力电容器CA、CB、CC通过电阻R45、R46、继电器RELAY1、RELAY2开关通放电。此时由于三极管T4导通，三极管T3的基极依然维持低电平而关闭。当电容C18放电完成后，运算放大器IC3B输出低电平，三极管T2、T4关闭，电容放电电路U6同时关闭。
3、复合开关的缺相保护，当三相线的A或C相的出现缺相，电源电路U2断电，这时运算放大器IC3A输出高电平到微处理器IC1，微处理器IC1则相应的驱动可控硅投切电路U3及接触器投切电路U4完成复合开关切出时的相同动作，确保接触器K1的正常切出。
权利要求1.复合开关，其特征在于包括主控电路(U1)、电源电路(U2)、可控硅投切电路(U3)、接触器投切电路(U4)和控制输入电路(U5)；主控电路(U1)分别与电源电路(U2)、可控硅投切电路(U3)、接触器投切电路(U4)和控制输入电路(U5)连接；可控硅投切电路(U3)、接触器投切电路(U4)串联在三相线(A，B，C)及电力电容器(CA，CB，CC)之间；接触器投切电路(U4)的接触器(K1)的开关部分可分为主开关组和副开关组，副开关组的每个开关串联电阻后分别与主开关组的相应开关并联。
2.根据权利要求1所述的复合开关，其特征在于所述主控电路(U1)连接有电容放电电路(U6)，所述电容放电电路(U6)主要由三极管(T2)、两个继电器(RELAY1，RELAY2)及外围元件组成，三极管(T2)的基极串联电阻(R7)后与主控电路(U1)相连，发射极与电源负极连接，集电极与两个继电器(RELAY1，RELAY2)的一输入端连接；两个继电(RELAY1，RELAY2)另一输入端与电源正极连接；继电器(RELAY1)的一输出端串联电阻(R45)后与电力电容器的(CA)连接，另一输出端连接电力电容器的(CB)；继电器(RELAY2)的一输出端串联电阻(R46)后与电力电容器的(CC)连接，另一输出端连接电力电容器的(CB)。
3.根据权利要求1所述的复合开关，其特征在于所述主控电路(U1)连接有缺相保护电路(U8)，缺相保护电路(U8)是一个由运算放大器(IC3A)及其外围元件组成的电压比较器，电压比较器的反相输入端与电源电路连接，其输出端通过一电阻(R5)与主控电路(U1)连接。
4.根据权利要求1所述的复合开关，其特征在于所述主控电路(U1)连接有看门狗电路(U7)。
专利摘要本实用新型公开了一种复合开关；包括主控电路、电源电路、可控硅投切电路、接触器投切电路和控制输入电路，主控电路分别与电源电路、可控硅投切电路、接触器投切电路和控制输入电路连接，可控硅投切电路、接触器投切电路串联在三相线及电力电容器之间；其投切过程为先通过主控电路控制可控硅投切电路进行投切，然后主控电路控制接触器投切电路进行投切，这样，接触器的开关在投切时电路已经通过可控硅投切电路连通，开关闭合不产生涌流、开断不产生电弧，同时也避免了涌流对电力电容器的冲击，延长了复合开关的寿命，确保投切过程的安全性。
文档编号H02J3/18GK2870264SQ200520065769
公开日2007年2月14日 申请日期2005年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者余志东 申请人:余志东